Пристрій неперервного контролю фізичного стану металевих конструкцій

Пристрій неперервного контролю фізичного стану металевих конструкцій, що складається з датчиків реєстрації струмів витоку і акустичної емісії, ліній зв'язку та блока оброблення інформації, який відрізняється тим, що датчики реєстрації струмів витоку та акустичної емісії через лінії зв'язку підключають безпосередньо до звукової карти персонального комп'ютера; поява, амплітудні значення та спектральний склад струмів витоку і сигналів акустичної емісії реєструються неперервно, автоматично, з одночасним накопиченням, обробленням і візуалізацією отриманих сигналів та автоматичним повідомленням про їх наближення до критичних рівнів. UA (21) u200710509 (22) 24.09.2007 (24) 25.10.2007 (72) ГЛИВА ВАЛЕНТИН АН АТОЛІЙОВИЧ, ЗАПОРОЖЕЦЬ ОЛЕКСАНДР ІВАНОВИЧ, ЗАРИЦКИЙ МИКОЛА СЕРГІЙОВИЧ, КЛАПЧЕНКО ВАСИЛЬ ІВАНОВИЧ, ПОТАПЕНКО ГЕОРГІЙ ДАНИЛОВИЧ, ПРОКОПЕНКО ГЕОРГІЙ ІВАНОВИЧ, UA (73) ГЛИВА ВАЛЕНТИН АН АТОЛІЙОВИЧ, ЗАПОРОЖЕЦЬ ОЛЕКСАНДР ІВАНОВИЧ, ЗАРИЦКИЙ МИКОЛА СЕРГІЙОВИЧ, КЛАПЧЕНКО ВАСИЛЬ ІВАНОВИЧ, ПОТАПЕНКО ГЕОРГІЙ ДАНИЛОВИЧ, ПРОКОПЕНКО ГЕОРГІЙ ІВАНОВИЧ, UA (56) 2 (19) 1 3 27476 відповідного генератора та виникає необхідність переміщення індукційних датчиків і переносного комп'ютера в межах об'єкта. До того ж, це устаткування функціонує у напівавтоматичному режимі та не забезпечує неперервного моніторингу стр умів витоку, здійснюючи контроль тільки одного фактора негативного впливу. Досить прийнятним обладнанням для контролю фізичного стану металоконструкцій промислових об'єктів є аналогічні за технічними даними акустико-емісійний комплекс СЦАД 16.02 та система збирання даних акустичної емісії ССД 64 [Белов В.М., Глушко А.Н., Подлевских М.Н., Струченко А.Н., Тарутин О.П. Методика и аппаратура для акустико-эмиссионной диагностики // Энергетик. - 2002. - №10. - с.74-82], а також восьмиканальний портативний прилад відбору, реєстрації та обробки акустичної емісії [Сокальський В.Р., Сергієнко О.М., Оліярник Б.О. та ін. Розробка методик і засобів виявлення, зародження та розвитку тріщин у великогабаритних об'єктах під впливом навантаження і робочого середовища // Проблеми ресурсу і безпеки експлуатації конструкцій, споруд та машин. Зб.наук.пр. - К.: ІЕЗ НАН України. - 2006. - с.48-51]. Недоліками цих систем та устаткування також є обмеження функціональних можливостей, необхідність переміщення реєструючої апаратури, періодичне виконання робіт з діагностики конструкцій, використання спеціального устаткування високої вартості. Цих недоліків, в основному, позбавлений пристрій, який дозволяє в автоматичному режимі виявляти струми витоку, що спричиняють електрокорозію металевих конструкцій [Патент України №24056, 2007. Пристрій виявлення незбалансованих струмів та стр умів витоку у системах електроживлення автоматизованих систем]. Цей пристрій дозволяє реєструвати та аналізувати змінні електричні сигнали будь-якого походження, є найближчим аналогом і був обраний за прототип. Основними недоліками найближчого аналогу є те, що він дозволяє здійснювати контроль тільки одного з факторів негативного впливу на фізичний стан металевих конструкцій і має обмежений частотний діапазон, в той час як сигнали акустичної емісії, обумовлені тріщиноутворенням, належать до ультразвукової частини спектра. Технічною задачею, на розв'язання якої спрямовано дану корисну модель, є неперервний, автоматичний контроль фізичного стану металевих конструкцій за рахунок реєстрації струмів витоку і акустичної емісії у елементах конструкцій, з одночасним накопиченням, обробленням і візуалізацією отриманих сигналів та автоматичним повідомленням про наближення їх до критичних рівнів. Досягнення поставленої мети у даній корисній моделі забезпечується за рахунок того, що працюючі за відомими принципами ферорезонансний датчик магнітного поля [див. Глыва В.А., Ковтун И.Н. Повышение уровня охраны труда за счет непрерывного мониторинга 4 вредных физических факторов // Сварщик. 2007. №3. -с. 77-7 8], який реєструє рівні електрострумів, та п'єзоелектричний датчик акустичної емісії [див. http://www.paton.kiev.ua, http://www.kip-pribor.ru] розташовуються на поверхні металевої конструкції і через лінії зв'язку підключаються безпосередньо до звукової карти персонального комп'ютера, який є блоком оброблення інформації. Пристрій неперервного контролю фізичного стану металевих конструкцій складається з датчиків струмів витоку і акустичної емісії, з'єднаних лініями зв'язку з персональним комп'ютером (комп'ютерами), який працює під управлінням операційної системи сімейства Windows, має програмне забезпечення для аналізу частотного спектра та інтерфейс для унаочнення отримуваної інформації і автоматичного попередження про наближення контрольованих параметрів до критичних рівнів. Даний пристрій працює наступним чином. Датчик реєстрації рівня магнітного поля закріплюється без гальванічного контакту на поверхні металевої конструкції. Лінією зв'язку цей датчик підключається до лінійного входу (Line-IN) звукової карти, де отримувані сигнали відцифровуються та обробляються програмою аналізу частотного спектра (наприклад, сімейства Spectrogram) і виводяться на екран монітора у координатах „частота” - „сила струму”. При цьому чисельні дані про амплітудні значення сили струму отримуються автоматичним перерахунком значень рівнів магнітних полів у значення струмів, які їх генерували, виходячи з фундаментальних фізичних принципів [див. Кузьмичев В.Е. Законы и формулы физики. Справочник. - К.: Наукова думка, - 1989г.]. Датчик акустичної емісії (наприклад, ДАЭ002Р-0, GT200) закріплюється на поверхні металевої конструкції з використанням акустичнопрозорої проміжної субстанції [див. Швець Т.М., Мельниченко З.М., Грузд А.А. и др. Акустопрозрачные клеи для крепления датчиков АЭ // Диагностика и прогнозирование разрушения сварных конструкций. - 1985. - №1. - с.93-97] і лінією зв'язку підключається до мікрофонного входу звукової карти (Міс), де отримувані сигнали відцифровуються, обробляються тією ж програмою аналізу частотного спектра та виводяться на екран у координатах „частота” „амплітуда”. Висновки і відповідні повідомлення щодо початку процесів тріщиноутворень робляться виходячи з того, що зв'язок між початком формування тріщин і частотними та амплітудними характеристиками відповідних сигналів акустичної емісії для більшості конструкційних матеріалів досліджений і відомий [див. Семашко Н.А. Акустическая эмиссия в экспериментальном материаловедении. - М.: Машиностроение .- 2002]. Отримана інформація накопичується у дисковій пам'яті комп'ютера для подальшого аналізу щодо небезпечності струмів витоку, ви ходячи зі значень електрохімічного еквіваленту даного конструкційного матеріалу, та кількості зареєстрованих перевищень сигналами акустичної емісії встановленого критичного рівня 5 27476 за інтервал часу спостереження. При цьому автоматичне повідомлення здійснюється як про появу відповідного фізичного фактора, так і про наближення його до критичного рівня. Усе устаткування попередньо калібрується за допомогою відповідних генераторів імпульсів. Був ви готовлений зразок пристрою і використаний для діагностики металевої конструкції, виробленої з конструкційної сталі. Цей зразок дозволив виявляти струми витоку, що викликають електрокорозію заземленої частини конструкції, та діагностувати початок процесу тріщиноутворень при її циклічному механічному навантаженні. Дослідна експлуатація показала високу надійність компонентів пристрою та економічну доцільність його використання для поточного контролю фізичного стану металевих конструкцій. 6