Розглянуто основні положення нового ДСТУ 9118:2022 "Технічна діагностика. Діагностування технічного стану матеріалів конструкцій. Загальні вимоги". Стандарт поширюється на промислові об'єкти: трубопроводи, трубопровідні системи та технологічне обладнання (котли, вмістища, резервуари тощо) енергетичних, нафтопереробних, нафтохімічних і хімічних виробництв, вантажопідйомних засобів і споруд та інших зварних конструкцій підвищеної небезпеки. Стандарт встановлює основні положення з технічного діагностування, його показники та характеристики, вимоги до діагностичного забезпечення об'єкту. Стандарт призначений для персоналу, фахівців і посадових осіб, які займаються оцінюванням технічного стану об'єктів. Розглянуто використання методу АЕ у режимі безперервного моніторингу для забезпечення виконання положень стандарту.

Мета роботи - на основі кількісної оцінки швидкостей корозії багатофазних металів та сплавів розробити методику прискорених корозійних випробувань в умовах електрохімічної корозії з визначенням швидкостей корозії по кожній фазі та масового корозійного пошкодження металоконструкцій протягом заданого часу їх експлуатації. Методи дослідження. Досягнення рішення поставленої мети базується на застосуванні розрахунково-експериментальних методів оцінки електрохімічної корозії багатофазних сплавів з визначенням швидкостей корозії по кожній фазі окремо та швидкості окислення загалом по сплаву. Отримані результати. Отримано кінцеві формули та методики проведення лабораторних експериментів з оцінки швидкостей корозії багатофазних сплавів. Наведено методики прискорених корозійних випробувань, що базаруються на попередніх лабораторних дослідженнях з точним розрахунком технологічних параметрів пролонгованих на час експлуатації реальної конструкції в умовах електрохімічної корозії. Наукова новизна. Розкрито нові механізми оцінки швидкостей корозії окремих фаз багатофазних сплавів залишкової мікронеоднорідності поверхні корозії в умовах невизначеної загальної товщини корозійного шару. Запропоновано алгоритм розрахунку технологічних параметрів прискорених випробувань, еквівалентних реальним умовам експлуатації металоконструкцій на основі багатофазних сплавів протягом заданого терміну експлуатації. Практична цінність. Запропонований підхід дозволяє визначити кількісні параметри електрохімічної корозії металоконструкцій, розрахувати зниження несучої здатності та оцінити працездатність таких конструкцій протягом заданого терміну експлуатації.

Для підвищення ефективності безконтактного контролю стану важкодоступних ділянок великогабаритних конструкцій і споруд розроблено числово-інструментальний підхід термографічного контролю. Він полягає в комплексному застосуванні промислових тепловізійних приладів і розрахункових методів аналізу температурних полів у досліджуваних конструкціях. Це надає змогу покращити точність визначення геометричних особливостей дефектів і зменшити трудомісткість робіт із технічної діагностики стану. Використання розробленого підходу продемонстровано на типових прикладах безконтактного контролю технічного стану промислових димових труб.

Проведено діагностування технічного стану металевих конструкцій резервуарів і трубопроводів на УАС "Академік Вернадський". На підготовчому етапі виконано аналіз проектної та експлуатаційної документації на резервуари, обрано методи технічного обстеження, підібрано обладнання та допоміжне приладдя для виконання діагностичних робіт методами неруйнівного контролю. Виконано інструментальне обстеження стану металоконструкцій резервуарів і трубопроводів методами неруйнівного контролю з метою виявлення дефектів і пошкоджень у конструкційних елементах і зварних з'єднаннях, обстеження стану фундаменту та основи резервуара. Виконано протикорозійні роботи на днищі резервуара та замінено трубопроводи, що мали недопустимі корозійні пошкодження. Всі елементи резервуарів мають робочий технічний стан і відповідають чинним нормам і стандартам на проектування, виготовлення та експлуатацію. Статична міцність стінки зовнішнього та внутрішнього резервуарів відповідає проекту та діючим нормативам. Завдяки проведенню антикорозійних робіт на днищі внутрішнього резервуара РВС-200 можна продовжити його експлуатацію до 2029 р. за умови виконання правил технічної експлуатації резервуарів та організації щорічного моніторингу технічного стану резервуарів і технологічного обладнання.

Застосування методу акустико-емісійного контролю та систем технічної діагностики сімейства ЕМА на відповідальних промислових об'єктах надало змогу не тільки оперативно отримувати інформацію щодо їх технічного стану, але й на базі отриманих даних удосконалювати методологічні підходи до обробки даних, а також обладнання контролю та його програмне забезпечення. Наведено результати проведеного аналізу проблеми фільтрації та оптимальних параметрів кластеризації даних АЕ та перевірки ефективності вибраних методів кластеризації на зразках та елементах конструкцій.

Забезпечення безаварійної роботи конструкцій і споруд є вкрай важливою та актуальною задачею. Тому увага науковців приділяється розробці нових методів, обладнання та методичних матеріалів для їх реалізації у промисловості. Увага приділяється стану матеріалу конструкцій і споруд для своєчасного прийняття рішень і недопущення аварійних або нештатних ситуацій. Проводиться дослідження змін параметрів акустичної емісії (АЕ) на різних етапах випробування зразків матеріалів. Наведено розробку підходів до аналізу розподілу параметрів подій АЕ. На підставі аналізу даних багаточислових досліджень різних матеріалів попередньо визначено інформативні параметри, розподіл яких потребує дослідження. Розроблені алгоритми та визначені засоби налаштування аналізу розподілу параметрів подій АЕ впроваджено у робочій частині та візуальному інтерфейсі програми ЕМА-3.92. Установлено, що зміни параметрів АЕ мають певні закономірності, що показано на результатах випробувань зразків зі сталі 17ГС, та можуть бути використані для оцінки стану матеріалів у процесі проведення АЕ контролю та моніторингу.

Літаючі роботизовані системи (ЛРС), також відомі як дрони, забезпечують можливість збору даних для кола застосувань і обсягів, які досі були неможливими. Виконання польових обстежень промислових об'єктів із використанням ЛРС контролю, здатної забезпечити фізичний контакт із конструкцією або об'єктом під час виконання процедур неруйнівного контролю (NDT) або обстежень технічного стану (NDT), є безпечнішим, ніж розміщення людей на висоті, та надає змогу зібрати більше даних за менший час. Ці повітряні роботизовані системи є універсальними, розширюваними та гнучкими, що надає змогу здійснювати безпечніші, швидші та якісніші вимірювання. У цьому десятиріччі та в подальшому очікується еспоненціальне зростання роботизованих систем контролю, оскільки власники активів і постачальники послуг усвідомлюють їх економічну рентабельність, вкладу в розширення інформаційних ресурсів, а також у підвищення безпеки. Один із перших випадків використання цих повітряних робототехнічних систем надавав змогу вимірювати товщину стінки (точніше, товщину підкладки) за допомогою портативного електронного ультразвукового вимірювального пристрою (UT). Вибрані та впроваджені належним чином, ці системи позитивно впливають на безпеку, час, аналітику, доступ і вартість. Вимірювання надають відомості, які є основою наших прогнозів. Ці повітряні роботизовані системи для вимірювання товщини UT надають змогу компаніям удосконалювати процес вимірювання товщини UT і збирати дані, яких раніше не існувало, таким чином доповнюючи знання. Системи також здатні підвищити ефективність роботи, включаючи повністю контрольовані протоколи та інформацію для цифровізації планів упровадження, дозволяючи зосередитися на загальній картині для планування та відповідного бюджету. Крім того, вони допомагають досягти значної економії витрат, особливо коли вони запобігають виведенню активу з експлуатації або сприяють скорішому поверненню активу в експлуатацію. Нарешті, вони є елегантним рішенням щодо безпеки, яке захищає працівників від небезпеки та потенційно рятує життя.

Розглянуто принципові питання сучасної діагностики конструкцій відповідно до нового ДСТУ 9118:2022 "Технічна діагностика. Діагностування технічного стану матеріалів конструкцій. Загальні вимоги". Обгрунтовано теоретичні та практичні складові, необхідні для побудови сучасних діагностичних систем. Основний акцент зроблено на необхідності комплексного використання фундаментальних та інженерних досліджень. Указано на наявність ще не вирішених проблем на прикладі акустико-емісійної діагностики та окреслено напрями подальшого розвитку та вдосконалення теоретичних основ технології оцінки стану конструкцій.

Розглянуто теоретичні та прикладні положення методів діагностування стосовно задач акусто-емісійної дефектоскопії технічних конструкцій. Викладені методи засновано на використанні математичних моделей сигналів, які формуються на виходах первинних перетворювачів (датчиків) акустичної емісії. Значну увагу приділено локації джерел акустичної емісії, що дає змогу визначати координати, характер та ступінь небезпеки ймовірних дефектів. Досліджено питання організації адаптивних алгоритмів відновлення сигналів акустичної емісії та їх обробка за допомогою перетворення Карунена—Лоева. Прикладні аспекти розв’язуваних задач присвячено розробленню апаратних засобів реалізації систем адаптивного контролю та діагностики.

Наявність ефективної системи діагностування є необхідною умовою безвідмовного функціонування будь якої технічної системи. Однак, слід зауважити, що вартість розробки та обслуговування таких систем не дозволяє створювати їх в масовій кількості. Запропоновано варіант побудови та алгоритм функціонування автоматизованої системи розв'язання задач технічного діагностування складних технічних об'єктів. Запропонована в роботі структура системи контролю здатна забезпечити виконання всіх задач технічного діагностування - контроля технічного стану, локалізації несправності, прогнозування технічного стану об'єкту контролю. Використання в складі системи контролю обчислювальних засобів надає змогу отримати уніфікований пристрій зі змінною структурою як апаратної так і програмної складової. Досягнута, таким чином універсальність та гнучкість автоматизованої системи діагностування як приладу з програмним керуванням, забезпечує йому широке використання у системах технічної діагностики та контролю складних об'єктів.

Індекс рубрикатора НБУВ: Ж820.51 с108

Рубрики:

Огляд

Шифр НБУВ: Ж14309 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Запропоновано та проаналізовано модель вібрації зубчастої пари у формі біперіодично корельованих випадкових процесів (БПКВП), що описує її стохастичну повторюваність з двома різними періодами. Показано, що запропоновані раніше в літературі моделі можна вважати окремими випадками БПКВП. Зазначається, що у разі пошкодження лише однієї з шестерень діагностику механізму можна проводити в межах апроксимації БПКВП у вигляді періодично корельованих випадкових процесів (ПКВП). Першим етапом у пропонованому підході є оцінка періоду нестаціонарноcті (основної частоти) зміни в часі моментних функцій першого та другого порядку. Отримано оцінки найменших квадратів (НК) періодів детермінованої частини вібраційного сигналу та потужності часових змін його стохастичної частини, а також проаналізовано амплітудні спектри детермінованих коливань і дисперсії стохастичних коливань для різних ступенів пошкодження зубчастої передачі. Запропоновано ефективні індикатори ступеня розвитку пошкодження зубчастої пари, які формуються на основі сум амплітуд компонент спектра детермінованої складової вібрацій.

В нормативній та науково-методичній літературі питання обuрунтування потрібної номенклатури видів технічного стану складних технічних систем фактично не розглянуто, а питання обгрунтування критеріїв видів технічного стану заданої номенклатури не опрацьовано в достатній мірі. Розроблений методичний підхід містить положення щодо формування номенклатури видів технічного стану складних технічних систем та положення щодо встановлення їх критеріїв. Методичні положення щодо формування номенклатури видів технічного стану складних технічних систем включають схему формування номенклатури видів технічного стану та робочі таблиці щодо їх вибору при використанні за призначенням, при зберіганні та (або) транспортуванні. Наведено приклад таблиці щодо вибору номенклатури видів технічного стану виробів при їх використанні за призначенням, стосовно яких встановлюють вимоги щодо довговічності. Завдання встановлення критеріїв видів технічного стану виробу сформульовано як завдання розпізнавання образів. Це завдання співпадає з завданням розпізнавання (контролю) технічного стану об'єкта, що надає змогу використовувати методи теорії розпізнавання образів при розробці моделей розпізнавання технічного стану і формуванні критеріїв відмов та граничних станів. При цьому на етапі розробки складних технічних систем вирішуються питання опису всіх класів (видів технічного стану) заданого алфавіту з використанням логічних алгоритмів класифікації або алгоритмів розрахунку оцінок. Далі, у процесі випробувань складних технічних систем, сформовано при "навчанні" описи класів можуть уточнюватися за результатами розпізнавання нових об'єктів.

Мета роботи - вирішення задач адаптивного управління ресурсом машини на основі використання у реальному часі з формуванням гнучких регламентів обслуговування, об'єм і зміст яких адекватний технічному стану механізму. Для вирішення цього завдання використано методи ідентифікації дефектів, прогнозування динаміки зміни технічного стану обладнання та практичного використання програм адаптивного керування надійністю обладнання "за станом", методи обробки випадкових процесів і математичної статистики, а також, аналіз літературних і патентних джерел, наукове узагальнення раніше виконаних досліджень. Показано, що вибір методів ідентифікації дефектів потрібно виконувати з врахуванням рівня їх достовірності і наявних недоліків і переваг практичного застосування. Мета дослідження досягається шляхом поєднання методів ідентифікації дефектів складних об'єктів та локалізації їх розташування у реальному часі у програмах експлуатації з метою вибору найбільш придатних для діагностичного моніторингу конструктивно щільних систем з наявністю певної множини близько розташованих типових конструктивно подібних елементів, при умові безрозбірної ідентифікації у режимі реального часу його технічного стану і без виводу з експлуатації, що створить умови адекватності у визначенні регламентів та змісту технічного обслуговування та ремонту (ТОіР). Проведені дослідження і їх результати забезпечують теоретичне обгрунтування застосування і технічної реалізації спрощених алгоритмів діагностичної локалізації дефектів технічного стану, що сприяє підвищенню ефективності процесів експлуатації. Доведено, що діагностичний моніторинг технічного стану обладнання доцільно проводити засобами систем технічної діагностики. Саме такий спосіб гарантує забезпечення прийнятної достовірності результатів, мінімальні витрати часу і мінімальну вартість визначення параметрів технічного стану.

Проведено критичний аналіз літературних даних щодо методів числового аналізу технічного стану великогабаритних конструкцій зі структурно неоднорідних матеріалів. У межах умовного розділення цих методів на 3 класи - макроструктурні, мезоструктурні та мультимасштабні - показано основні переваги та недоліки їх використання для прогнозування процесів, що визначають якість і міцність типових конструкцій із структурнонеоднорідних металів і композиційних матеріалів.

Запропоновано інформаційну технологію доказового моніторингу станів віддалених і рухомих об'єктів та суб'єктів. Запропонований метод ефективної реалізації довготривалого моніторингу великої кількості об'єктів на основі моделювання інформаційних станів об'єктів шляхом апертурного або зонного контролю змін вибраних показників та обчислених характеристик сигналів. З урахуванням мінімізації обчислень обмеженими за продуктивністю процесорними засобами об'єктних систем захищених безпровідних моніторингових мереж в місцях введення моніторингових сигналів запропоноване формування логіко-статистичних інформаційних моделей поведінки об'єктів, які відповідають поточним функціональним та робочим станам об'єктів тривалого моніторингу. Для виявлення найбільш інформативних сигналів та характеристик станів об'єктів запропоноване обчислення і аналіз відносних та нормованих показників і характеристик сигналів. Інформаційна технологія орієнтована на тривалий моніторинг об'єктів і суб'єктів в різноманітних галузях людської діяльності.

Розроблено мультимасштабну методику прогнозування напружено-деформованого, пошкодженого та граничного станів конструкцій із типових волокнистих композиційних матеріалів. В основу методології покладено комбінацію макромасштабних моделей описання стану структурно неоднорідних крихких матеріалів і мезомасштабні підходи континуального моделювання розвитку пошкодженості під дією зовнішнього навантаження. На прикладі великогабаритних циліндричних посудин тиску зі скло- та вуглеволоконних композитів досліджено особливості впливу зовнішнього навантаження на пошкодженість матеріалу та граничний стан конструкції.

Вдосконалено методи та засоби вимірювання сигналу механічної вібрації, а також вирішення задачі побудови автономної системи з покращеними метрологічними характеристиками для вимірювання, реєстрації вібраційних параметрів при вібродіагностиці та вібровипробуваннях в технічних системах. Вперше розроблено адаптивний механічний фільтр в складі вимірювального каналу для запобігання впливу на п'єзоелектричний акселерометр (далі - ПЕА) високочастотних вібрацій, та не допускає руйнування його чутливого елементу за умов ударних випробувань. Обґрунтовано метод забезпечення частотного та динамічного діапазонів і точності динамічних вимірювань ударних сигналів без застосування комутації сигналу в вимірювальному каналі, що дозволяє проводити вимірювання без додаткових операцій комутації в атенюаторах. Представлено вперше розроблену конструкцію ПЕА з пристроєм компенсації та системою керування для зниження похибки вимірювання прискорення викликаної змінами температури середовища. Визначено необхідність використання структурних методів забезпечення динамічного процесу вимірювання і алгоритмів функціонування при розробці засобів вимірювання для дослідження вібраційних та ударних процесів в технічних об'єктах в широкому діапазоні температурного та механічного впливу на первинні перетворювачі приладів вимірювання і об'єкт дослідження, заснованих на застосуванні швидкодіючих "сигма-дельта" аналого-цифрових перетворювачах (далі – АЦП), алгоритмів фільтрації та відновлення сигналів за допомогою методів з застосуванням вейвлет перетворення. Вперше розроблено гідравлічний вібростенд з п'єзоелектричними приводами в управлінні гідравлічними потоками для забезпечення проведення вібраційних випробувань. Набуло подальшого розвитку проектування актуаторів заснованих на п'єзоелектричному ефекті для швидкодіючих електромеханічних приводів системи керування гідравлічних вібраційних стендів.

Розглянуто питання діагностики пошкодженості матеріалів. Представлено новий теоретично і експериментально обґрунтований неруйнівний, захищений патентами, метод LM-твердості, у якому як параметр, що інтегрально характеризує структурний стан матеріалу щодо його гомогенності, прийняті коефіцієнти гомогенності і варіації в розподілі Вейбулла. Представлено нові оригінальні методики, що використовуються під час проведення наукових досліджень і в промисловості для визначення ступеня пошкодження металевих матеріалів у початковому стані і під час експлуатації в умовах короткочасного або тривалого статичного і циклічного навантаження при різних температурно-силових діях.

Розглянуто задачу виявлення аномалій сигналів кіберфізичних систем на основі зображень спектрограм і скалограм. Об'єкт дослідження - складне промислове устаткування, яке має неоднорідні сенсорні системи різної природи. Мета роботи - розробка методу виявлення аномалій сигналів на основі трансферного навчання у поєднанні з алгоритмом екстремального градієнтного бустінгу. Запропоновано підхід на основі трансферного навчання і екстремального градієнтного бустінгу, розроблений для виявлення аномалій в акустичних сигналах кіберфізичних систем. У цій області проведено мало досліджень, і тому вивчалися різні архітектури заздалегідь навчених глибоких нейронних моделей, щоб поліпшити виявлення аномалій. Трансферне навчання використовує ваги з глибокої нейронної моделі, попередньо навченої на великому наборі даних, і може бути застосоване до невеликого набору навчальних даних, що забезпечує збіжність без перенавчання. Класичний підхід до такого роду проблем зазвичай включає в себе методи обробки сигналів, які дозволяють отримувати корисну інформацію з даних сенсорів. Виконано завдання виявлення аномалій з використанням архітектури глибокого навчання для роботи з акустичними сигналами, з яких попередньо витягуються спектрограми і скалограми. Функція активації SPOCU була розглянута для поліпшення точності запропонованого підходу. Алгоритм екстремального градієнтного бустінгу був використаний, оскільки він має високу продуктивність і вимагає мало обчислювальних ресурсів на етапі навчання. Застосування даного алгоритму дозволяє домогтися значного поліпшення виявлення аномалій в сигналах промислового обладнання. Розроблений підхід реалізований програмно і досліджений під час вирішення завдання виявлення аномалій в акустичних сигналах кіберфізичних систем на наборі даних MIMII. Висновки: проведені експерименти підтвердили працездатність запропонованого підходу і дозволяють рекомендувати його для використання на практиці при вирішенні завдань діагностування стану промислового устаткування. Перспективи подальших досліджень можуть полягати в застосуванні ансамблевих підходів на основі трансферного навчання до різних реальних наборів даних для підвищення продуктивності та відмовостійкості кіберфізичних систем.