WWW.NEW.PDFM.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Собрание документов
 


Pages:   || 2 | 3 |

«И ДЕЛОВОЙ ПРОГРАММЫ ФОРУМА «ТЕРРИТОРИЯ NDT 2016» Сборник научных трудов Москва Издательский дом «Спектр» УДК [681.518.54+620.19] ББК 30.82-5я2 Т78 Труды сессии РАН и деловой программы форума ...»

-- [ Страница 1 ] --

ТРУДЫ СЕССИИ РАН

И ДЕЛОВОЙ ПРОГРАММЫ

ФОРУМА «ТЕРРИТОРИЯ NDT 2016»

Сборник научных трудов

Москва

Издательский дом «Спектр»

УДК [681.518.54+620.19]

ББК 30.82-5я2

Т78

Труды сессии РАН и деловой программы форума «Территория

Т78

NDT 2016» / Сборник научных трудов. М.: Издательский дом

«Спектр», 2016. – 308 с. ил .

ISBN 978-5-4442-0114-5

Сборник содержит материалы сессии научного совета РАН по автоматизированным системам диагностики и испытаний, прошедшей в период проведения форума «Территория NDT 2016» и научные доклады деловой программы форума. В состав сборника вошли работы в области техногенной диагностики, антитеррористической диагностики, экологической диагностики, медицинской рентгеновской диагностики, технического регулирования и определения остаточного ресурса .

УДК [681.518.54+620.19] ББК 30.82-5я2

НАУЧНОЕ ИЗДАНИЕ

Труды сессии РАН и деловой программы форума «Территория NDT 2016»

Сборник научных трудов Инженеры по компьютерному макетированию: А.И. Евсейчев, Н.И. Смольянина Сдано в набор 31.03.2016 г .

Подписано в печать 14.04.2016 г .

Формат 6090 1/16. Бумага офсетная .

Гарнитура Times New Roman .

Печать офсетная. Усл. печ. л. 19,25. Уч.-изд. л. 19,6 .

Тираж 120 экз. Заказ ООО «Издательский дом «Спектр», 119048, Москва, ул. Усачева, д. 35, стр. 1 Http://www.idspektr.ru. E-mail:info@idspektr.ru Отпечатано в типографии ООО «Белый Ветер»

115054, Москва, ул. Щипок, 28 E-mail: wwprint@mail.ru. Http://www.wwprint.ru © ЗАО «НИИИН МНПО «Спектр», 2016 ISBN 978-5-4442-0114-5

СОДЕРЖАНИЕ

ДОКЛАДЫ СЕССИИ НАУЧНОГО СОВЕТА РАН ПО

АВТОМАТИЗИРОВАННЫМ СИСТЕМАМ

ДИАГНОСТИКИ И ИСПЫТАНИЙ

ОТДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИКИ, МАШИНОСТРОЕНИЯ,

МЕХАНИКИ И ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ РАН

1. РАЗЛИЧНЫЕ АСПЕКТЫ ТЕХНОГЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

ВЫСОКОСЛОЖНЫХ ИНЖЕНЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ

Клюев В. В., Артемьев Б. В., Туробов Б. В........................ 9

2. ТЕХНИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА И

БЕЗОПАСНОСТИ ОБЪЕКТОВ ТЕХНОСФЕРЫ

Махутов Н. А., Матвиенко Ю. Г................................

–  –  –

МАТЕРИАЛЫ ФОРУМА «ТЕРРИТОРИЯ NDT 2016»

1. РАЗРАБОТКА РАДИОВОЛНОВЫХ ПРИБОРОВ ДЛЯ ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ ТЕРРОРИЗМУ И ПЕРСПЕКТИВЫ СОЗДАНИЯ

НОВЫХ ПРИБОРОВ

Бажанов А. С., Марчук В. Н., Матвеев В. И....................... 66

2. НОВОЕ ПОКОЛЕНИЕ СИСТЕМ МОНИТОРИНГА И ДИАГНОСТИКИ РОТОРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ, РАЗРАБОТАННЫХ

ПРЕДПРИЯТИЯМИ АССОЦИАЦИИ ВАСТ

Барков А. В., Жуковский Д. Л................................... 70

3. СЕРТИФИКАЦИЯ ПЕРСОНАЛА НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТРЕТЬЕЙ СТОРОНОЙ. ДЕЙСТВУЮЩИЕ СХЕМЫ СЕРТИФИКАЦИИ НА ТЕРРИТОРИИ РФ

Батов Г. П., Пономарева И. Н., Соловьева М. О................... 77





4. АКУСТИЧЕСКАЯ ТЕНЗОМЕТРИЯ РАЗЪЕМНЫХ СОЕДИНЕНИЙ. ДОСТИЖЕНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ

Бобренко В. М., Бобров В. Т., Гульшин А. В....................... 78

5. ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ТЕКСТУРНОЙ АНИЗОТРОПИИ И ШТАМПУЕМОСТИ

ПРОКАТА В ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЯХ

Бобров В. Т., Бобров С. В...................................... 88

6. РЕНТГЕНОВСКИЙ КОМПЛЕКС УГЛУБЛЕННОГО ВХОДНОГО

ДОСМОТРА «РУБЕЖ–2014»

Буклей А. А., Паршин И. А...................................... 101

7. ВОЗМОЖНОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ РЕНТГЕНОДИАГНОСТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В НЕСПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ УСЛОВИЯХ

Васильев А. Ю., Потрахов Н. Н., Бессонов В. Б.................... 103

8. СИСТЕМА СОПРОВОЖДЕНИЯ И ОПТИМИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ ЖИЗНЕННЫМ ЦИКЛОМ ЭНЕРГОБЛОКА ОТ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДО ВЫВОДА ИЗ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Васильев С. И., Кузелев Н. Р.................................... 106

9. О РАБОТЕ КРУГЛОГО СТОЛА «НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ»

Венгринович В. Л............................................. 110

10. КВАЗИ ВОЗДУХОЭКВИВАЛЕНТНАЯ ИОНИЗАЦИОННАЯ

КАМЕРА ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ РАДИАЦИОННОГО ВЫХОДА

РЕНТГЕНОТЕРАПЕВТИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Владимиров Л. В., Козлов А. А., Артемьев И. Б.................... 114

11. ПРИМЕНЕНИЕ ДОПЛЕРОВСКИХ СИСТЕМ АКУСТИЧЕСКОГО, РАДИО И ОПТИЧЕСКОГО ДИАПАЗОНОВ ДЛЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ КОНСТРУКЦИЙ АТОМНОЙ ОТРАСЛИ

Гетманов В. Г., Фирсов А. А.................................... 115

12. ПЕРЕХОД К ОБСЛУЖИВАНИЮ СИЛОВЫХ КАБЕЛЬНЫХ

ЛИНИЙ И ТРАНСФОРМАТОРОВ ПО ИХ ТЕХНИЧЕСКОМУ СОСТОЯНИЮ КАК ОСНОВА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ И

ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

Захаров М. А., Кольцов В. Н.................................... 118

13. НАВЕДЕННАЯ АКТИВНОСТЬ НА ЛИНЕЙНЫХ МЕДИЦИНСКИХ УСКОРИТЕЛЯХ И ЕЕ ВКЛАД В ДОЗУ ОБЛУЧЕНИЯ ПЕРСОНАЛА

Защиринский Д. М., Сидоров О. С., Владимиров Л. В................ 119

–  –  –

47. ОСОБЕННОСТИ МОНИТОРИНГА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ИЗОТЕРМИЧЕСКИХ РЕЗЕРВУАРОВ ДЛЯ ХРАНЕНИЯ

СЖИЖЕННЫХ ГАЗОВ

Ханухов Х. М., Алипов А. В., Четвертухин Н. В., Чернобров А. Р..... 288

48. ОСОБЕННОСТИ АЭ КОНТРОЛЯ И АЭ КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ

БЕЗОПАСНОСТИ КОМПОЗИТНЫХ СОСУДОВ ВЫСОКОГО

ДАВЛЕНИЯ

Чернов Д. В., Лепихин А. М., Елизаров С. В........................ 293

49. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КОНТРОЛЬ СВАРНЫХ ШВОВ ВОЗДУШНЫХ РЕЗЕРВУАРОВ ДЛЯ АВТОТОРМОЗОВ ВАГОНОВ С

ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДЕФЕКТОСКОПОВ С ФАЗИРОВАННЫМИ

РЕШЕТКАМИ

Чувилин А. П., Мелешко Н. В., Макарова Т. И., Сойфер Ю. Р........ 295

50. ИНТЕРАКТИВНОЕ ОБУЧЕНИЕ СПЕЦИАЛИСТОВ ПО НК

Эйнав И., Артемьев Б. В., Артемьев И. Б......................... 300

ДОКЛАДЫ СЕССИИ НАУЧНОГО СОВЕТА РАН

ПО АВТОМАТИЗИРОВАННЫМ СИСТЕМАМ

ДИАГНОСТИКИ И ИСПЫТАНИЙ

ОТДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГЕТИКИ, МАШИНОСТРОЕНИЯ,

МЕХАНИКИ И ПРОЦЕССОВ УПРАВЛЕНИЯ РАН

УДК 681.2:620(035):656.081

РАЗЛИЧНЫЕ АСПЕКТЫ ТЕХНОГЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

ВЫСОКОСЛОЖНЫХ ИНЖЕНЕРНЫХ ОБЪЕКТОВ

Клюев В. В., акад. РАН, д-р техн. наук, Артемьев Б. В., д-р техн. наук, Туробов Б. В., канд. техн. наук (ЗАО НИИИН МНПО «СПЕКТР», Москва, Россия) Аннотация. Кратко рассмотрены доклады, сделанные членами Совета по автоматизированным системам диагностики и испытаний отделения энергетики, машиностроения, механики и процессов управления РАН, принявшими участие в сессии, которая прошла совместно с форумом «Территория NDT 2016» на территории международного выставочного центра «Экспоцентр» 2 – 4 марта 2016 г. в Москве .

Ключевые слова: техногенная безопасность, технические системы, инженерные объекты, аварии, человеко-машинные системы .

VARIOUS ASPECTS OF TECHNOGENIC SAFETY OF HIGHLY COMPLEX ENGINEERING OBJECTS

Klyuev V. V., Artemiev B. V., Turobov B. V .

(JSCRII “Spectrum”, Moscow, Russia) Abstract. The article briefly reviews the reports made by council members of the automated systems of diagnostics and energy department Test Board, Engineering, Mechanics and Control Processes, attended the session, which was held in conjunction with the forum "Territory NDT 2016" at the International Exhibition Center "Expocenter" 2 – 4 March, 2016 in Moscow (Russia). The reports of the working group "Risk and safety" of the Russian Academy of Sciences were reviewed the valuation problem and calculation of limit states of the controlled object in the estimates of its strength and service life. Ural Branch of the Russian Academy of Sciences reported about the problem with account of a real state of new materials since beginning the product by operation the example of the evolution of the technical requirements of the metal for pipes for main gas pipelines .

Three reports of the Institute of Fine Mechanics and Control Problems of RAS security issue of human-machine systems were discussed (PHI) to prevent accidents and disasters in the event of certain adverse effects of the environment, failures and human errors. As examples of the implementation of the approach developed to date and authenticated practice mathematical models, numerical methods and complexes of programs intended for the simulation and optimization of complex modes of operation of PHI were used. The final report of the session informed about the work of "SRC Makeyev" with the problem of protecting the Earth from a danger of space objects exposure .

Keywords: technogenic safety, technical systems, engineering objects, accident, man-machine systems .

Ставшая традиционной [1 – 3] весенняя сессия Научного совета РАН по автоматизированным системам диагностики и испытаний отделения энергетики, машиностроения, механики и процессов управления прошла на территории международного выставочного центра «ЭКСПОЦЕНТР» в Москве 2 марта 2016 г .

Сессию открыл председатель совета академик РАН В. В. Клюев (рис. 1) .

Как обычно в своих выступлениях [4] (рис. 2) делая упор на перспективы развития неразрушающего контроля и технической диагностики в России, темой сессии В. В. Клюев предложил «Различные аспекты техногенной безопасности высокосложных инженерных объектов». В рамках сессии было сделано шесть докладов .

–  –  –

Первый доклад (рис. 3) на тему «Техническая диагностика остаточного ресурса и безопасности объектов техносферы» (чл.-корр. РАН Н. А. Махутов и проф. Ю. Г. Матвиенко, РГ РАН «Риск и безопасность» ИМАШ РАН) был посвящен методам нормирования и расчета предельных и допустимых состояний контролируемого объекта при оценках его прочности и ресурса. Предложены методики и алгоритмы исследования высокоградиентных полей напряжений и дефектности по деформационным откликам .

Предложено определять параметры НДС, нагруженности и размеров дефекта на основе минимизации расхождения экспериментальных и расчетных данных согласно алгоритму минимизации последовательными итерациями .

Приведены примеры определения глубины дефекта с погрешностью менее 8 % при использовании кросс-корреляции и определения параметров механики разрушения по локальным нерегулярностям деформационного отклика. Дан пример практического применения данного подхода при проведении диагностики напряженно-деформированного состояния опоры мачты стартового комплекса космодрома Байконур .

Во втором докладе на тему «Оценка упругих деформаций в сталях с различной исходной пластической деформацией», который сделал президент РОНКТД акад. РАН Э. С. Горкунов (рис. 4) (Уральское отделение РАН), была поднята проблема учета реального исходного состояния материалов. Актуальность проблемы рассматривалась на примере эволюции технических требований к металлу труб магистральных газопроводов (рис. 5) .

–  –  –

В работе проанализировано влияние предварительной пластической деформации в виде упругопластического деформирования при растяжении исследуемой трубной стали на закономерности поведения ряда ее магнитных характеристик в условиях последующего упругого одноосного растяжения (сжатия) в целях выявления характера наведенной таким силовым воздействием магнитной анизотропии и определения параметров, применимых для оценки действующих упругих деформаций .

В качестве объекта исследования использовали трубную сталь контролируемой прокатки класса прочности Х70. Образцы вырезали из трубы 1420 мм вдоль направления прокатки. В докладе приведены эксперименсж тальные данные зависимости коэрцитивных сил сжатия H с и растяжения р H с от циклической упругой деформации крестообразного образца, предварительно пластически деформированного. Приведены диаграммы влияния на коэрцитивную силу двухосного симметричного пластического и последующего упругого растяжения образца .

Пластическая деформация одноосным растяжением исследованной стали приводит к необратимым изменениям значений магнитных характеристик, монотонный характер изменения которых с ростом величины пластической деформации дает возможность использовать данные параметры или их комбинацию для оценки деформированного состояния трубы, сформированное в процессе ее изготовления, транспортировки и монтажа, что необходимо учитывать в дальнейшем при контроле напряженнодеформированного состояния в процессе эксплуатации .

Создаваемые предварительным пластическим растяжением остаточные сжимающие напряжения вдоль оси нагружения обусловливают немонотонный (с образованием экстремумов) характер изменения магнитных характеристик образцов, измеренных при упругом растяжении как в продольном, так и поперечном направлениях .

Показано, что после достаточно большой предварительной пластической деформации растяжением упругое сжатие образцов и снятие нагрузки после этого сжатия происходят необратимые изменения их магнитных характеристик, в то время как упругое растяжение этих образцов с последующим разгружением к таким изменениям не приводит. Для трубной стали класса прочности Х70 установлен диапазон приложенных упругих напряжений от –200 до 120 МПа, в котором магнитные характеристики, измеренные в продольном направлении на образцах, подвергнутых предварительному пластическому растяжению вплоть до 2 %, изменяются однозначно и могут быть использованы для контроля действующих упругих напряжений .

Третий доклад на тему «Проблема критических сочетаний событий в сложных системах» был сделан чл.-корр. РАН А. Ф. Резчиковым (рис. 6) (Институт проблем точной механики и управления РАН). В своем докладе А. Ф. Резчиков рассказал о разработанных и прошедших проверку практикой математических моделях и комплексных программах, предназначенных для моделирования и оптимизации сложных режимов функционирования человеко-машинных систем (ЧМС) .

Рис. 6. Выступление члена-корреспондента РАН А. Ф. Резчикова

Данные работы [5], направленные на обеспечение и поддержание безопасности, позволяют избежать аварий и катастроф при возникновении отдельных неблагоприятных воздействий среды, отказов и ошибок персонала, а также дают возможность предотвращать, как показывают расследования, наиболее тяжелые аварии и катастрофы, возникающие вследствие определенных сочетаний разнородных неблагоприятных событий. Методы, разработанные для решения упомянутых задач, позволяют определять и минимизировать вероятности критических сочетаний в реальном времени и выявлять способы блокирования критических сочетаний на среднесрочных периодах .

В четвертом докладе «Подходы к решению проблемы критических сочетаний событий в авиационно-транспортных системах» Л. Ю. Филимонюка (Институт проблем точной механики и управления РАН (ИПТМИУ)) рассмотрены проблемы обеспечения и повышения безопасности авиационно-транспортных систем, приобретающие особую актуальность на фоне неуклонного роста количества авиационных происшествий и отсутствия тенденции к снижению количества перевозок .

Один из путей решения данной проблемы связан с применением теории системного анализа и современных средств обработки информации для совершенствования математического обеспечения сложных ЧМС управления, надежность функционирования которых непосредственно влияет на безопасность. Предложено отказаться от попыток парировать все отказы, возникающие в системе, важно парировать отказы из некоторого критического множества, которое выбирается на основе формального анализа структуры возникающего сочетания и предыдущего опыта. Для решения задач парирования и идентификации исследуемых ситуаций проведена классификация критических сочетаний событий .

Рис. 7. Критическое сочетание событий в авиационно-транспортной системе:

E1 – функциональные отказы подсистем;

E2 – недостаток времени для принятия решений;

E3 – исчерпание одного ресурса; E4 – отказ агрегата подсистемы;

E5 – опасные воздействия метеоусловий; E6 – нарушение инструкции экипажем;

E7 – опасные неумышленные действия экипажа; ni – события причина–следствие или причинно-следственные звенья, i = 1, 2, …, 7;

dt – неблагоприятный отрезок времени Для реализации данной системы (рис. 7) разработан программный комплекс с использованием интегрированной среды программирования и системы управления базами данных. Полученные результаты исследований предлагается использовать при создании и совершенствовании тренажеров, информационно-обучающих и информационно-советующих систем, предназначенных для работы в комплексе экипаж–воздушное судно–диспетчер авиационно-транспортных систем .

В пятом докладе «Проблемы, задачи, модели и алгоритмы системы управления производством листового стекла» автор В. А. Кушников (ИПТМИУ РАН) сообщает, что большинство проблемно-ориентированных систем управления производством листового стекла, используемых на отечественных и зарубежных предприятиях стекольной промышленности, не позволяет минимизировать ущерб от выпуска некачественной продукции, а также оценить вероятность возникновения аварии, приводящей к полной остановке флоат-процесса .

Указанное обстоятельство обусловливает необходимость разработки и внедрения нового математического обеспечения проблемно-ориентированных систем управления производством листового стекла, которое позволит преодолеть указанные трудности .

Подбор оптимального решения данной задачи (рис. 8) связан со значительными трудностями ввиду высокой размерности и сложности математической модели объекта управления, необходимости учета как количественных, так и качественных параметров, влияющих на величину критериев эффективности, и др. В связи с этим обстоятельством был разработан эвристический метод решения. В настоящее время разработанное математическое обеспечение проходит внедрение в структурных подразделениях ОАО «Саратовстройстекло». Его эксплуатация в тестовом режиме в качестве информационно-советующей системы повысила оперативность и качество

–  –  –

управленческих решений, принимаемых оперативно-диспетчерским персоналом предприятия, к действиям в сложных производственных ситуациях, периодически возникающих при производстве листового стекла .

В шестом докладе чл.-корр. РАН проф. В. Г. Детяря, Г. Б. Позина и С. С. Саитгаева «Организация ракетного перехвата опасных космических объектов (ОКО) малого класса: требования к системам обнаружения ОКО и пути их реализации» было доложено о работах АО «ГРЦ Макеева» в целях комплексного решения проблемы защиты Земли от опасных космических объектов. Авторами предложено деление опасных объектов на три эшелона: дальний, средний и ближний. В основу такой классификации (табл. 1) положено в первую очередь различие опасных объектов в размерах и, соответственно, в ожидаемом ущербе при столкновении с ними. Телескопы, используемые в интересах ближнего, среднего и дальнего эшелонов, должны иметь примерно одинаковые параметры. Поэтому можно прямо ставить задачу их унификации.

Основное отличие – способ обозрения пространства:

для ближнего эшелона – наблюдение снаружи–внутрь с диапазоном обзора 100...200 квадратных градусов, радиусом зоны контроля 1,5...2,0 млн. км и периодом обзора в несколько минут;

для дальнего и среднего эшелонов – наблюдение изнутри–наружу с диапазоном обзора 42 тыс. квадратных градусов (вся небесная сфера), зоной контроля в миллиарды километров и периодом обзора в несколько суток .

<

–  –  –

Последствия Катастрофа регио- Катастрофа мест- Катастрофа падения нального или пла- ного или регио- местного маснетарного масштаба нального масштаба штаба

–  –  –

Можно говорить о размещении космических аппаратов (КА)c однотипной оптикой на различных орбитах – соответственно на «гиперорбите»

и на геостационарной орбите (ГСО) .

Но можно предложить и другой вариант – размещение всех КА на «гиперорбитах» и полную унификацию КА, поскольку гиперспутник периодически подходит к Земле на близкое расстояние (ближе чем 5...10 млн .

км) и условия для «внешнего» наблюдения нарушаются. За время одного оборота (один год) примерно 8...9 месяцев гиперспутник может использоваться для «внешнего» наблюдения, а 3...4 месяца летит слишком близко к Земле и может использоваться для других целей, например для наблюдения «наружу» .

Можно создать минимальную группировку из трех гиперспутников .

Они движутся попеременно по двум годовым орбитам, для их равномерного размещения потребуются запуски с интервалом в 8 месяцев. На рисунке 9 показано примерное размещение группировки и схема обзора .

Два гиперспутника работают в стереопаре, обеспечивающей оперативное наблюдение околоземного пространства «внутрь», в интересах ближнего эшелона .

Рис. 9. Группировка из трех гиперспутников, обеспечивающая контроль околоземного и околосолнечного пространства в интересах ближнего, среднего и дальнего эшелонов системы защиты Земли Третий гиперспутник, наиболее близкий в данный момент к Земле, работает в интересах среднего и дальнего эшелонов, обеспечивая постоянное наблюдение околосолнечного пространства «наружу» со сканированием всей небесной сферы. Периодически с изменением баллистической обстановки гиперспутники должны меняться ролями .

При возникновении угрожающей обстановки вся группировка может быть использована против наиболее опасного объекта, принадлежащего к любому эшелону. Показанная группировка будет способна выполнять функции системы обнаружения для всех эшелонов системы защиты Земли .

Для выведения гиперспутника на гелиоцентрическую орбиту он должен быть разогнан до отлетной скорости с гиперболическим избытком в 2.. .

4 км/с. С точки зрения средства выведения условия запуска гиперспутника примерно соответствуют запуску к Венере или Марсу и существенно легче, чем выведение на ГСО. Запуски могут осуществляться серийно выпускаемыми средствами выведения типа «Союз», «Протон», «Ангара» с соответствующими разгонными блоками. Условия функционирования КА в космическом пространстве более льготные, чем, например, на ГСО,– аппарат практически постоянно освещен Солнцем (заходит в тень максимум один раз в год на короткое время), что облегчает работу систем энергоснабжения и терморегулирования .

От двигательной установки требуется в основном проведение прецизионных корректировок траектории. Поэтому запасы топлива и тяги требуются небольшие, примерно такие же, как на КА ГСО .

Условия радиосвязи несколько хуже, чем на ГСО, но значительно лучше, чем для КА, находящихся в точках либрации L4 и L5, а также на орбитах Венеры или Марса .

В качестве предварительных исходных данных предложен один из вариантов траектории гиперспутника, в котором удаление от Земли составляет 20 млн. км. С учетом особенностей баллистики эта траектория может быть отмасштабирована почти без изменения формы траектории применительно к максимальному расстоянию от 5 до 40 млн. км .

Авторы предлагают коллегам проработать реализуемость проекта, для этого необходимо:

ФГБУН «Главная (Пулковская) астрономическая обсерватория РАН» оценить наблюдательные возможности космических телескопов, размещаемых на гиперспутниках;

ОАО «Корпорация «Комета» оценить возможность получения по радиоканалу необходимой информации с борта гиперспутников и организации ее оперативной обработки;

АО «ГРЦ Макеева» продолжить работы по созданию комплекса защиты Земли .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Клюев В. В., Артемьев Б. В., Кузелев Н. Р., Матвеев В.И. Сессия научного совета РАН «Диагностика и прогноз чрезвычайных ситуаций» // Контроль .

Диагностика. 2015. № 2. С. 9 – 13 .

2. Горкунов Э. С., Клюев С. В., Артемьев Б. В. и др. Международная специализированная выставка «Территория NDT – 2014» // Территория NDT. 2014 .

№ 2. С. 12 – 19 .

3. Клюев В. В., Кузелев Н. Р., Артемьев Б. В. Сессия Научного совета РАН по автоматизированным системам диагностики и испытаний // Контроль. Диагностика. 2013. № 6. С. 72 – 80 .

4. Клюев В. В., Артемьев Б. В. О развитии неразрушающего контроля и технической диагностики в России // Контроль. Диагностика. 2014. № 3. С. 45 – 60 .

5. Клюев В. В., Новожилов Г. В., Резчиков А. Ф., Богомолов А. С. Ресурсный подход к обеспечению безопасности систем «Человек–Объект–Среда». М.:

ИД «Спектр», 2014. 158 с .

–  –  –

УДК 656.081

ПРОБЛЕМА КРИТИЧЕСКИХ СОЧЕТАНИЙ СОБЫТИЙ

В СЛОЖНЫХ СИСТЕМАХ

Резчиков А. Ф .

Институт проблем точной механики и управления РАН Развитие техногенных систем, увеличение их стоимости и сложности не решает проблему возникновения аварий и катастроф в этих системах .

Более того, в ряде аспектов данная проблема усугубляется. К таким аспектам относятся трудности освоения операторами усложняющихся интерфейсов, увеличение потока информация и количества разнородных объектов в крупных транспортных, энергетических, производственных системах .

При крушении таких систем высвобождается колоссальная энергия различной природы, что причиняет большой ущерб здоровью человека, экономике и окружающей среде. Такие аварии происходят как из-за ошибок операторов, так и из-за ошибок разработчиков автоматики и компьютерных программ .

Кроме этого, современные технологии могут злонамеренно использоваться для разрушения и целенаправленно вызывать аварии, катастрофы и стихийные бедствия, с этим связана проблема ограничения доступа к ним .

Таким образом, проблема безопасности человеко-машинных систем (ЧМС) является одной из основных в вопросе обеспечения прогресса и безопасности государства, и эта проблема нуждается в новых решениях .

К настоящему времени разработаны и прошли проверку практикой математические модели, численные методы и комплексы программ, предназначенные для моделирования и оптимизации сложных режимов функционирования ЧМС [1 – 5]. В области обеспечения и поддержания безопасности развиты направления, средства и методы, реализация которых позволяет избежать аварий и катастроф при возникновении отдельных неблагоприятных воздействий среды, отказов и ошибок персонала. При этом, как показывают расследования, наиболее тяжелые аварии и катастрофы возникают вследствие определенных сочетаний разнородных неблагоприятных событий. По отдельности эти события не оказывают существенного влияния на безопасность и часто не выделяются из ряда парируемых воздействий. По этой причине традиционные методы анализа безопасности систем не уделяют таким событиям особого внимания до тех пор, пока речь не будет идти о расследовании уже случившейся аварии .

Такое обеспечение должно быть основано на новых математических моделях и методах анализа критических сочетаний событий. Разработкой такого аппарата занимаются ученые Института проблем точной механики и управления РАН. В рамках данного подхода разрабатываются новые классы математических моделей и методов анализа условий возникновения критических сочетаний событий, которые используются для создания систем компьютерного и имитационного моделирования, а также автоматизированных систем управления ЧМС по критерию безопасности .

Приоритетом в данных исследований является проблема аварий и катастроф в авиационной транспортной системе [2]. Такие события имеют большой резонанс и помимо человеческих и экономических потерь вызывают значительные репутационные потери для государства .

При этом применение разработок не будет ограничено авиационной сферой. Для ЧМС различного назначения основные задачи в русле означенной проблемы – это определение, прогнозирование и предотвращение критических сочетаний событий на разных временных интервалах .

Анализ критических сочетаний событий во многом сводится к анализу элементарных событий, из которых состоят эти сочетания. Задача состоит в разработке моделей, методов и алгоритмов, которые позволят выбрать из большого множества элементарных неблагоприятных событий такие, которые нужно парировать для предотвращения критических сочетаний, и возможно это сделать, с учетом имеющихся ограниченных материальных, человеческих и временных ресурсов. Эта задача актуальна как на средних промежутках времени, когда проводится подготовка к функционированию системы, например, подготовка к полетам, так и в реальном времени, когда разработанные методы позволяют определять наиболее вероятные в текущей ситуации критические сочетания событий и меры их предотвращения .

Методы, разработанные для решения упомянутых задач, позволяют определять и минимизировать вероятности критических сочетаний в реальном времени, а также выявлять способы блокирования критических сочетаний на среднесрочных периодах. Кроме этого, разработан комплекс математических моделей и методов, позволяющий осуществлять прогнозирование и анализ характеристик безопасности человеко-машинных систем на длительных интервалах, что позволяет выявить тенденции в образовании критических сочетаний и связанных с ними аварий в ЧМС. В исследованиях используются методы как непрерывной, так и дискретной математики .

Результаты исследований отражены в ведущих профильных научных журналах и на центральных конференциях. Значительная часть публикаций – совместно с ведущими специалистами ОАО «Ил». Выиграно несколько государственных грантов, в частности, на 2016–2017 гг.: «Разработка моделей и методов предотвращения критических сочетаний событий, приводящих к авариям и катастрофам в человеко-машинных системах» .

В настоящий момент идет продолжение и развитие этих исследований .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Клюев В. В., Резчиков А. Ф., Кушников В. А., Твердохлебов В. А., Иващенко В. А., Богомолов А. С., Филимонюк Л. Ю. Анализ критических ситуаций, вызванных неблагоприятным стечением обстоятельств // Контроль. Диагностика. 2014. № 7. С. 12 – 16 .

2. Новожилов Г. В., Резчиков А. Ф., Неймарк М. С., Богомолов А. С., Цесарский Л. Г., Филимонюк Л. Ю. Человеческий фактор в авиационнотранспортных системах // Полет. Общероссийский научно-технический журнал .

2013. № 5. С. 3 – 10 .

3. Клюев В. В., Резчиков А. Ф., Богомолов А. С., Филимонюк Л. Ю .

Взаимодействие ресурсов сложных человеко-машинных систем в критических ситуациях // Контроль. Диагностика. 2013. № 4. С. 41 – 45 .

4. Клюев В. В., Резчиков А. Ф., Богомолов А. С., Филимонюк Л. Ю. Концепция комплексного ресурса для исследования безопасности систем человек– объект–среда // Контроль. Диагностика. 2013. № 8. С. 44 – 55 .

5. Клюев В. В., Новожилов Г. В., Резчиков А. Ф., Богомолов А. С. Ресурсный подход к обеспечению безопасности систем «человек–объект–среда». М.: Издательский дом «Спектр», 2014. 158 с .

–  –  –

В предыдущих работах АО «ГРЦ Макеева», доложенных в ряде научных конференций и изложенных в опубликованных статьях, в целях комплексного решения проблемы защиты Земли от опасных космических объектов, нами было предложено деление опасных объектов на три эшелона:

дальний, средний и ближний. В основу такой классификации было положено, в первую очередь, различие опасных объектов в размерах и, соответственно, в ожидаемом ущербе при столкновении с ними .

На слайдах 2 и 3 в таблице приведены характеристики этих эшелонов ОКО, в том числе, анализ возможного ущерба Земле, требуемые характеристики средств обнаружения, средств воздействия на ОКО и средств их доставки .

Как видно из таблицы, ОКО разных эшелонов различаются дальностью обнаружения и, соответственно, располагаемым временем для их перехвата – временем, оставшимся до их предполагаемого столкновения с Землей .

Для воздействия на ОКО дальнего и среднего эшелонов, располагающими большим временем до столкновения с Землей, могут быть использованы ракеты-носители большого и среднего классов (слайды 4 и 5) типа «Союз», «Протон», «Ангара» и другие с большой массой полезной нагрузки и требующие большего времени для подготовки к пуску .

Для ОКО ближнего эшелона в условиях острого дефицита времени целесообразно использовать комплексы малого класса (слайд 6) с ракетами с высокой оперативностью, созданные на базе межконтинентальных баллистических ракет (МБР), обладающие высокой тяговооруженностью, с высокой отлетной скоростью, способные выполнить перехват ОКО на высоте нескольких тысяч километров за считанные часы до столкновения .

По этой причине, наше предприятие специализируется именно на ближнем эшелоне, т.е. на борьбе с ОКО малого класса. О них и пойдет речь далее .

На слайде 7 показана типичная пространственно-временная диаграмма встречи перехватчика с ОКО. Как видно из диаграммы, несмотря на то, что скорость приближения ОКО к Земле на порядок больше скорости летящего ему навстречу перехватчика, их столкновение происходит на достаточно больших расстояниях от Земли – 50...100 тыс. км и более. Что позволяет использовать для воздействия на ОКО ЯВУ небольшой мощности – порядка нескольких килотонн. Применение небольшого ЯВУ представляется вполне приемлемым, поскольку речь идет о предотвращении удара мегатонного класса .

К примеру, взрыв челябинского болида был оценен в 0,5 мт. От полного разрушения город спасла пологая траектория, приведшая к взрыву на высоте 30…35 км. Если вспомнить Тунгусский метеорит, то мощность взрыва оценивается в 20 мт. И судя по вывалу леса в тайге, потенциальный ущерб от этого метеорита в густонаселенном районе мог бы быть просто колоссальным .

Между прочим, это общий принцип для всех трех эшелонов – мощность ЯВУ должна быть на 2...3 порядка меньше мощности предотвращаемого ипакного воздействия .

Теперь поговорим о средствах обнаружения. Одним из условий осуществимости перехвата ОКО на высоте не менее 50 тыс. км является обнаружение ОКО на расстоянии не менее 1...2 млн. км от Земли (не менее 5.. .

7 ч до его столкновения с Землей) .

Таким образом, при создании системы обнаружения ОКО малого класса можно использовать существенное упрощающее условие – допустимость ограничения сферы контроля областью околоземного пространства радиусом не более 1.5...2 млн. км .

В то же время, возникают условия, усложняющие процесс обнаружения малых ОКО. Это:

необходимость обнаружения ОКО малых размеров – от 10 м и более;

необходимость наблюдения в реальном масштабе времени, в любое время года и суток;

недопустимость перерывов в наблюдениях;

недопустимость «слепых» зон .

Необходимо отметить, что система наблюдения с такими возможностями может иметь и самостоятельное значение, даже при временном отсутствии системы ракетного перехвата. Обнаружение опасного объекта за 5...7 ч и точный прогноз места и времени его падения позволит существенно уменьшить ущерб от его падения обычными методами гражданской обороны. Например, при падении Челябинского метеорита пострадало до полутора тысяч человек, у большинства – резаные раны от битого стекла .

Простого уведомления хотя бы за полчаса до события хватило бы челябинцам для того, чтобы укрыться или, по крайней мере, не подходить к окнам .

Поставленная выше задача существующими в настоящее время наземными системами наблюдения не решаема в принципе .

Удовлетворить изложенным требованиям в настоящее время могут только системы космического базирования, да и те, при соблюдении определенных условий .

Рассмотрим, например, предложения по теме «Небосвод». Космический комплекс «Небосвод» призван решать интересующие нас задачи – своевременное обнаружение ОКО .

Анализ опубликованных материалов по теме «Небосвод» позволяет оценить его возможности применительно к ближнему эшелону системы защиты земли (СЗЗ) .

В материалах заявлена возможность обнаружения 50...100 метровых объектов за 25...30 суток до столкновения. Пролонгируя эти данные на время 5...7 ч можно ожидать уверенного обнаружения объектов 5-ти метрового класса. То есть оптических возможностей телескопов совершенно достаточно для обнаружения малоразмерных ОКО на требуемых расстояниях .

Но есть три существенных недостатка .

Недостаток первый – КА размещаются на ГСО (42 тыс. км от центра Земли), что значительно меньше требуемой зоны контроля (1,5...2 млн. км) .

Таким образом, наблюдение за околоземным пространством осуществляется «изнутри», почти как наземными средствами .

Этим вызвана (слайд 8) необходимость сканирования всей небесной сферы – 41 253 квадратных градуса. И уровень оперативности обнаружения ОКО определяется временем полного обзора. Время, заявленное для обзора всей сферы комплексом «Небосвод» составляет 1,2...4 суток. Для ближнего эшелона это слишком много .

Недостаток второй – наличие «слепых пятен» при приближении ОКО со стороны Солнца .

А ведь Челябинский метеорит (слайд 9) пришел именно со стороны Солнца и комплексом «Небосвод» не был бы обнаружен .

Недостаток третий – на небольшом расстоянии от Земли параметры попадающей траектории сложно определить наблюдениями из одной «внутренней» точки, поскольку объект движется «в лоб» на наблюдателя и на фоне неба практически не перемещается, Из-за указанных недостатков, «Небосвод» непригоден для ближнего эшелона СЗЗ, хотя вполне эффективен для дальнего и среднего .

«Внешнее» размещение КА Один из способов ликвидации вышеописанных недостатков – «внешнее» размещение КА. Суть предложения в том, чтобы разместить КА на расстоянии, существенно большем, чем размер контролируемой зоны. Это позволит организовать контроль околоземного пространства в пределах узкого поля зрения, без необходимости сканирования небесной сферы .

Одно из первых предложений такого рода исходило от Главной (Пулковской) обсерватории РАН и заключалось в размещении стереосистемы из двух космических телескопов в точках либрации L4 и L5 системы «Солнце– Земля», которые расположены на орбите Земли на 60° впереди и позади нее. Расстояние, с которого каждый КА наблюдает Землю, составляет 150 млн. км (слайд 10) .

При поле зрения в 1...1,5° (!) такие телескопы способны непрерывно контролировать околоземное пространство радиусом около 1,3...2,0 млн. км .

Работа двух КА в режиме стереопары так же направлена на обеспечение высокой оперативности. Даже однократная фиксация объекта внутри зоны контроля с двух направлений позволит определить его местоположение в реальном масштабе времени, не дожидаясь его перемещений по орбите. А двукратная фиксация позволит пролонгировать траекторию .

«Слепые окна» отсутствуют, наблюдение можно вести непрерывно .

Временная задержка радиосигнала с КА составит всего около 8 мин, что вполне допустимо .

К сожалению, дальнейший, более подробный анализ, проведенный в Пулково, показал, что с расстояния 150 млн. км гарантированное обнаружение объектов, размером менее 100...200 м затруднительно .

Таким образом, идея «внешнего» наблюдения за околоземным пространством нуждается в уточнении .

Для удовлетворения требованиям ближнего эшелона СЗЗ и согласования их с возможностями средств наблюдения можно ориентироваться на следующие параметры:

радиус зоны контроля вокруг Земли не менее 1,3...1,5 млн. км;

размер обнаруживаемых объектов не менее 10 м;

апертура телескопа 1....1,5 м;

поле обзора телескопа не менее 10...15°;

расстояние от КА до Земли ~15...20 млн. км .

Гиперспутники Устойчивое размещение КА в межпланетном пространстве на расстояниях 10...20 млн. км от Земли это достаточно новая баллистическая задача. Под эти условия не подходят точки либрации: точки L4 и L5 находятся слишком далеко (150 млн. км), L1 и L2 – слишком близко (1,5 млн. км) .

Однако можно рассматривать особый класс искусственно сформированных циклических межпланетных траекторий, двигаясь по которым, КА не будет удаляться от Земли дальше определенного расстояния .

Один из принципов построения таких траекторий заключается в выведении КА на гелиоцентрическую орбиту с периодом обращения, равным периоду обращения Земли, т.е. одному году .

Двигаясь по такой орбите, КА как бы «сопровождает» Землю, находясь от нее на расстоянии считанных миллионов км, и ежегодно, в дату запуска, сближается с ней до расстояния от 200 км до сотен тыс. км (слайд 11) В системе отсчета, вращающейся вместе с Землей, траектория КА имеет характерную петлеобразную форму. На слайде показана траектория КА в сравнении с расположением точек либрации. На слайде 12 траектория показана в увеличенном масштабе, в трех проекциях .

При ежегодном пролете вблизи Земли траектория КА подвергается сильному гравитационному воздействию. Но при правильном баллистическом обеспечении (слайд 13) можно осуществить переход на новую гелиоцентрическую орбиту, симметричную предыдущей, и совершить еще один годовой виток .

Этот процесс может быть повторен неограниченное число раз. КА, движущиеся по таким траекториям, можно рассматривать как спутник Земли с периодом обращения равным одному году .

Условно мы называем такие КА «гиперспутниками» или «гиперсатами», поскольку они должны запускаться с гиперболическими скоростями .

Размещение 2...3 гиперспутников с телескопами (слайд 14) позволит создать стереосистему, удовлетворяющую всем вышеприведенным требованиям. Пример такого размещения приведен на слайде .

Можно отметить удовлетворительную сходимость параметров такого гиперспутника с вышеприведенными условиями. А также, то обстоятельство, что направление наблюдения КА-Земля всегда направлено в сторону от Солнца. То есть, Солнце не создает «слепых» пятен. Что касается Земли и Луны, то их «слепые пятна» крайне малы и закрывают сотые доли процента «поля зрения» телескопов .

Удовлетворение требований всех эшелонов Телескопы, используемые в интересах ближнего, среднего и дальнего эшелонов должны иметь примерно одинаковые параметры. Поэтому можно прямо ставить задачу их унификации.

Основное отличие – способ обозрения пространства:

для ближнего эшелона – наблюдение «снаружи–внутрь» с диапазоном обзора 100...200 квадратных градусов, радиусом зоны контроля 1,5.. .

2 млн. км и периодом обзора в несколько минут;

для дальнего и среднего эшелонов – наблюдение «изнутри– наружу» с диапазоном обзора 42 тыс. квадратных градусов (вся небесная сфера), зоной контроля в миллиарды км и периодом обзора в несколько суток .

Можно говорить о размещении КА c однотипной оптикой на различных орбитах – соответственно на «гиперорбите» и на ГСО .

Но можно предложить и другой вариант – размещение всех КА на «гипер-орбитах» и полную унификацию КА .

Дело в том, что гиперспутник периодически подходит к Земле на близкое расстояние (ближе чем 5...10 млн. км) и условия для «внешнего»

наблюдения нарушаются. За время одного оборота (один год) примерно 8...9 месяцев гиперспутник может использоваться для «внешнего» наблюдения, а 3...4 месяца летит слишком близко к Земле и может использоваться для других целей. Например, для наблюдения «наружу» .

Можно предложить минимальную группировку из трех гиперспутников .

Поскольку гиперспутники движутся попеременно по двум годовым орбитам, для их равномерного размещения потребуются запуски с интервалом в 8 месяцев. На слайде 15 показано примерное размещение группировки и схема обзора .

Два гиперспутника работают в стереопаре, обеспечивающей оперативное наблюдение околоземного пространства «внутрь», в интересах ближнего эшелона .

Третий гиперспутник, наиболее близкий в данный момент к Земле, работает в интересах среднего и дальнего эшелонов, обеспечивая постоянное наблюдение околосолнечного пространства «наружу» со сканированием всей небесной сферы. Периодически, с изменением баллистической обстановки, гиперспутники должны меняться ролями .

При возникновении угрожающей обстановки, вся группировка может быть использована против наиболее опасного объекта, принадлежащего к любому эшелону .

Таким образом, показанная группировка будет способна выполнять функции системы обнаружения для всех эшелонов системы защиты Земли – как ближнего, так и для среднего, и для дальнего .

Запуск и условия функционирования гиперспутников Для выведения гиперспутника на гелиоцентрическую орбиту он должен быть разогнан до отлетной скорости с гиперболическим избытком в 2...4 км/с .

С точки зрения средства выведения, условия запуска гиперспутника примерно соответствуют запуску к Венере или Марсу и существенно легче, чем выведение на ГСО. Запуски могут осуществляться серийно выпускаемыми средствами выведения типа «Союз», Протон», «Ангара» с соответствующими разгонными блоками .

Условия функционирования КА в космическом пространстве более льготные, чем, например, на ГСО – аппарат практически постоянно освещен Солнцем (заходит в тень максимум один раз в год на короткое время), что облегчает работу систем энергоснабжения и терморегулирования .

От двигательной установки требуется, в основном, проведение прецизионных корректировок траектории. Поэтому запасы топлива и тяги требуются небольшие, примерно такие же, как на ГСО-ых КА .

Условия радиосвязи несколько хуже, чем на ГСО, но значительно лучше, чем для КА, находящихся в точках либрации L4 и L5, а также на орбитах Венеры или Марса .

В качестве предварительных исходных данных предлагаем один из вариантов траектории гиперспутника (слайд 16) .

Обращаем ваше внимание на то, что в приведенном варианте максимальное удаление от Земли составляет 20 млн. км. С учетом особенностей баллистики гиперспутников эта траектория может быть отмасштабирована почти без изменения формы траектории применительно к максимальному расстоянию от 5 до 40 млн. км .

Предложения

1. Предлагаем коллегам проработать реализуемость вышеизложенного. Для чего просим о нижеследующем:

ФГБУН «Главной (Пулковской) астрономической обсерватории РАН» – оценить наблюдательные возможности космических телескопов, размещаемых на гиперспутниках .

ОАО «Корпорации «Комета» – оценить возможность получения по радиоканалу необходимой информации с борта гиперспутников и организации ее оперативной обработки .

Надеемся на положительные результаты .

2. В любом случае АО «ГРЦ Макеева» готово продолжить сотрудничество по созданию комплекса защиты Земли .

УДК 007:159.955

ПРОБЛЕМЫ, ЗАДАЧИ, МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВОМ

ЛИСТОВОГО СТЕКЛА

Кушников В. А .

Институт проблем точной механики и управления РАН Одной из важных задач, стоящих перед отечественными стекольными предприятиями, является сокращение потерь из-за выпуска некачественной продукции и уменьшение числа аварий при производстве стекла. Так, на крупном стекольном предприятии доля брака в выпускаемой продукции может превысить 60 тыс. м2 листового стекла в год. В промышленно развитых странах решение этой проблемы во многом осуществляется за счет внедрения новых, более эффективных технологий на базе современной вычислительной техники .

Как объект управления производство листового стекла принадлежит к классу сложных человеко-машинных систем, процесс функционирования которых характеризуется большим числом качественных и количественных параметров, наличием сложных причинно-следственных связей, инерционностью каналов управления, значительной ролью оперативно-диспетчерского персонала при обеспечении высокого качества выпускаемой продукции и безаварийности производственного процесса (рис. 1) .

–  –  –

Общие принципы управления сложными человеко-машинными системами рассмотрены в трудах зарубежных и отечественных ученых, таких как В. В. Клюев, Г. В. Новожилов, А. Ф. Резчиков и др. На основе этих исследований были разработаны и хорошо зарекомендовали себя на практике различные системы автоматизации сложных производственных объектов, в том числе и оборудование для автоматизированного управления флоатпроцессом, например, такое как системы ГРАСмикро, «Алиса», «Димиконт», Metronex и др .

Вместе с тем, большинство проблемно-ориентированных систем управления производством листового стекла, используемых на отечественных и зарубежных предприятиях стекольной промышленности, не позволяют минимизировать ущерб от выпуска некачественной продукции, а также вероятность возникновения аварии, приводящей к полной остановке флоат-процесса .

Указанное обстоятельство обуславливает необходимость разработки и внедрения нового математического обеспечения проблемно-ориентированных систем управления производством листового стекла, что позволит преодолеть указанные трудности. Данные соображения определяют актуальность, экономическую целесообразность и практическую значимость темы этого исследования, посвященного разработке новых задач, моделей и алгоритмов управления флоат-процессом по векторному критерию, характеризующему ущерб от выпуска некачественной продукции и вероятность возникновения аварии, приводящей к полной остановке производства .

При решении данной задачи были сделаны допущения, вытекающие из анализа особенностей функционирования объекта управления: полная остановка флоат-процесса возможна только при одновременной остановке его этапов, так как процесс резки, раскроя и пакетирования листового стекла не прерывается даже при возникновении тяжелой аварии; предусмотрено одновременное выполнение ремонта всего отказавшего оборудования; случайные процессы отказов и восстановлений обладают марковским свойством .

Задача минимизации вероятности возникновения аварии, приводящей к полной остановке флоат-процесса, заключается в выборе такой интенсивности восстановления отказов, которая позволит на заданном временном интервале минимизировать критерий ущерба от снижения качества выпускаемой продукции Решение задач оптимизации связано со значительными трудностями ввиду высокой размерности и сложности математической модели объекта управления, необходимости учета как количественных, так и качественных параметров, влияющих на величину критериев эффективности и др. В связи с этим обстоятельством был разработан эвристический метод решения данных задач .

В настоящее время разработанное математическое обеспечение проходит внедрение в структурных подразделениях ОАО «Саратовстройстекло». Его эксплуатация в тестовом режиме в качестве информационносоветующей системы повысило оперативность и качество управленческих решений, принимаемых оперативно-диспетчерским персоналом предприятия к действиям в сложных производственных ситуациях, периодически возникающих при производстве листового стекла .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Клюев В. В., Новожилов Г. В., Резчиков А. Ф., Богомолов А. С. Ресурсный подход к обеспечению безопасности систем «человек–объект–среда». М.: ИД «Спектр», 2014. 158 с .

2. Васильев С. Н. От классических задач регулирования к интеллектуальному управлению // Известия Академии наук. Теория и системы управления. 2001 .

№ 1. C. 5 – 22 .

3. Домнич B. C, Иващенко В. А., Петров Д. Ю. Автоматизация поиска причин аварийных ситуаций при формовании листового стекла // Проблемы управления. 2011. № 5. С. 52 – 58 .

4. Кушников В. А., Резчиков А. Ф., Фоминых Д. С., Санькова А. Б. Модели и алгоритмы системы оперативного управления процессом формования листового стекла // Автоматизация и современные технологии. 2007. № 12. С. 16 – 24 .

5. Кушников В. А., Резчиков А. Ф., Цвиркун А. Д. Управление в человекомашинных системах с автоматизированной процедурой коррекции целей // Автоматика и телемеханика. 1998. № 7. С. 168 – 175 .

УДК 656.081

ПОДХОДЫ К РЕШЕНИЮ ПРОБЛЕМЫ

КРИТИЧЕСКИХ СОЧЕТАНИЙ СОБЫТИЙ

В АВИАЦИОННО-ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМАХ

Филимонюк Л. Ю .

Институт проблем точной механики и управления РАН В настоящее время особую актуальность в связи с имевшими место происшествиями имеет проблема поддержания и повышения безопасности авиационно-транспортных систем (АТС) [2]. На безопасность АТС оказывают влияние действия человека (членов экипажа, диспетчеров, служб наземной подготовки и т.д.), ошибки в командно-информационном обеспечении, дефекты техники, нарушения топливо- и энергообеспечения, а также воздействия внешней среды, обусловленные метеоусловиями .

Неуклонное повышение безопасности полетов является важнейшим условием для того, чтобы авиационные перевозки играли важную роль в обеспечении экономического и социального развития, а также обороноспособности страны. Это особенно актуально в условиях, когда количество авиационных происшествий не имеет тенденции к снижению .

Один из перспективных путей решения данной проблемы связан с применением теории системного анализа и современных средств обработки информации для совершенствования математического обеспечения сложных человеко-машинных систем (ЧМС) управления, надежность функционирования которых непосредственно влияет на безопасность [1 – 5] .

Для обеспечения и поддержания безопасности АТС путем парирования критических сочетаний событий проводится ее процессно-объектная и причинно-следственная декомпозиция [1 – 4]. Основным подходом к решению данного класса задач является построение математических моделей и анализ причинно-следственных комплексов, рассматриваемых как модели данных систем [3] .

В этих условиях требуется научное обеспечение автоматизированных систем, позволяющих определять и предотвращать критические сочетания событий (рис. 1) .

Парирование критических сочетаний отказов является важнейшей задачей предотвращения аварий. Для эффективного решения этой проблемы не обязательно парировать все отказы, возникающие в системе, важно паРис. 1.

Критическое сочетание событий в авиационно-транспортной системе:

E1 – функциональные отказы подсистем;

E2 – недостаток времени для принятия решений; E3 – исчерпание одного ресурса;

E4 – отказ агрегата подсистемы; E5 – опасные воздействия метеоусловий;

E6 – нарушение инструкции экипажем;

E7 – опасные неумышленные действия экипажа;

ni – события «причина–следствие» или причинно-следственные звенья, i = 1, 2, …, 7; dt – неблагоприятный отрезок времени рировать отказы из некоторого критического множества, которое выбирается на основе формального анализа структуры возникающего сочетания и предыдущего опыта .

Для успешного применения имеющихся технических методов парирования необходима оценка степени тяжести возможных последствий аварии и затрат, которые потребуются на ее ликвидацию. Оценка трудности парирования сочетаний отказов базируется на оценке парирования отказов отдельных подсистем, определении критического множества отказов, являющихся определяющими для сочетаний, приводящих к авариям и катастрофам .

Взвешенная оценка трудности парирования сочетания отказов зависит от оценок трудности парирования отдельных отказов. Для каждого сочетания существует, по крайней мере, один вариант его парирования – это парирование всех отказов, которые возникают в этом сочетании. В случае если вариантов несколько, из доступных вариантов парирования может быть выбран вариант с наименьшей оценкой. В случае необходимости парирования нескольких отказов или сочетаний отказов список вариантов парирования каждого из них уменьшается с учетом требований на ресурсы для парирования других отказов. Для решения задач парирования и идентификации исследуемых ситуаций проведена классификация критических сочетаний событий .

В ходе проведенных исследований были получены следующие результаты .

Предложен и обоснован подход к решению задачи обеспечения безопасности авиационно-транспортных систем путем парирования критических сочетаний событий .

Разработаны методы, позволяющие определить коридоры безопасного функционирования при ограниченных ресурсах АТС и обеспечить парирование критических сочетаний событий в процессе ее функционирования .

Разработаны структуры информационно-обучающей и информационно-советующей систем автоматизированного управления, предназначенных для определения и предотвращения критических ситуаций при оперативном управлении АТС. Для реализации данной системы разработан программный комплекс с использованием интегрированной среды программирования и системы управления базами данных .

Полученные результаты исследований предлагается использовать при создании и совершенствовании тренажеров, информационно-обучающих и информационно-советующих систем, предназначенных для работы в комплексе «экипаж–воздушное судно–диспетчер» авиационно-транспортных систем .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Клюев В. В., Резчиков А. Ф., Кушников В. А., Твердохлебов В. А., Иващенко В. А., Богомолов А. С., Филимонюк Л. Ю. Анализ критических ситуаций, вызванных неблагоприятным стечением обстоятельств // Контроль. Диагностика. 2014. № 7. С. 12 – 16 .

2. Новожилов Г. В., Резчиков А. Ф., Неймарк М. С., Цесарский Л. Г., Богомолов А. С., Филимонюк Л. Ю. Проблема критических сочетаний событий в системе «экипаж–воздушное судно–диспетчер» // Общероссийский научно-технический журнал «Полет». 2015. № 2. С. 10 – 16 .

3. Клюев В. В., Резчиков А. Ф., Богомолов А. С., Филимонюк Л. Ю .

Взаимодействие ресурсов сложных человеко-машинных систем в критических ситуациях // Контроль. Диагностика. 2013. № 4. С. 41 – 45 .

4. Клюев В. В., Резчиков А. Ф., Богомолов А. С., Филимонюк Л. Ю. Концепция комплексного ресурса для исследования безопасности систем человек– объект–среда // Контроль. Диагностика. 2013. № 8. С. 44 – 55 .

5. Клюев В. В., Новожилов Г. В., Резчиков А. Ф., Богомолов А. С. Ресурсный подход к обеспечению безопасности систем «человек–объект–среда». М.:

ИД «Спектр», 2014. 158 с .

–  –  –

Одним из направлений борьбы с терроризмом является разработка методов и средств обнаружения минно-взрывных средств и людей, скрытых за оптически непрозрачными преградами (стенами, под землей, в лесных массивах) .

При выборе средства противодействия терроризму важны такие свойства приборов, как оперативность и возможность дистанционного обнаружения. Этими свойствами обладают приборы, использующие радиоволновые методы. Использование сверхширокополосных сигналов, которые представлены наносекундными радиоимпульсами, развитие микропроцессорной техники и новых методов и алгоритмов обработки сигналов позволили создать новые типы радаров, такие, как: радары подповерхностного зондирования – георадары и радары для обнаружения людей за оптически непрозрачными преградами .

Активно занимаются разработкой сверхширокополосных радаров зарубежные фирмы: IDS (Италия), GSSI (США), Sensor and Software Inc. (Канада), Era Technology (Великобритания), RADIANT-EM (Германия), Radar Systems (Латвия), OYO corporation (Япония). Зарубежными аналогами радаров для обнаружения людей за преградами являются серийно выпускаемые радары Prism 200 (Англия, компания Cambridge Consultants), ReTWis и Radar Vision (США, фирма Time Domain), серия радаров Xaver™ 800, Xaver™ 400, Xaver™ 100 (Израиль, компания Camero-Tech Ltd) и др .

В России разработкой радаров занимаются ООО «ВНИИ СМИ» – георадары «ЛОЗА», ЗАО «ТАЙМЕР» – георадары «Грот», НПЦ ООО «ЛОГИС» – «ГЕОТЕХ») – георадары ОКО-2, ООО «Геологоразведка» – георадары ТР-ГЕО, ФГУП СКБ ИРЭ РАН – георадары серии «Герад». Эти радары применяются при геофизических исследованиях, контроле инженерных сооружений, для обнаружения мин, подкопов и подземных сооружений, людей за стенами и под завалами .

В городе Фрязино Московской области, на предприятии ФГУП СКБ ИРЭ РАН, более 30 лет ведутся работы в области сверхширокополосной короткоимпульсной радиолокации. В этих работах, в качестве Заказчиков и Соисполнителей, принимали и принимают участие ученые и инженерные коллективы таких организаций, как: ФИРЭ РАН, АО «НПП «ИСТОК», ФГУП «ЦНИРТИ», НИЦ сверхширокополосных технологий МАИ, Лаборатория дистанционного зондирования НИИ прикладной математики и механики МГТУ им. Н. Э. Баумана, ООО «Геологоразведка» и др .

ФГУП СКБ ИРЭ РАН участвовало в космических программах «МАРС-84», «МАРС-96» и «ФОБОС-ГРУНТ». Для подповерхностного зондирования в 2000 гг. были разработана серия георадаров «Герад». Вид этих радаров и результаты, полученные с их помощью, представлены ниже .

Как видно из представленного материала, разработанные радары нашли применение в народном хозяйстве и у силовых министерств. Радары конкурентно способны с радарами зарубежных фирм. Накопленный опыт, кооперация приборостроительного предприятия ФГУП СКБ ИРЭ РАН с ведущим предприятием России по СВЧ электроники АО «НПП «Исток»

им. Шокина» и научный потенциал ФИРЭ Российской Академии наук

–  –  –

Длинноволновый планетный радар (программа «Фобос-Грунт») Двухдиапазонный георадарный измерительный комплекс для мониторинга состояния железнодорожного пути Радио-акустический комплекс для обнаружения мин на железной дороге

–  –  –

Система радарной диагностики газотурбинных двигателей (разработана база диагностических признаков дефектов) создают возможность разработки приборов, открывающих новые перспективы их использования: в коммунальном хозяйстве, для обнаружения областей с загрязнением почвы и водоемов, для диагностики инженерных сооружений, в археологии, для поиска мин, определения расположения подземных тоннелей, коммуникаций, складов, техники, обнаружении местонахождения террористов и предотвращения террористических актов, поиске людей под завалами и лавинами .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Матвеев В. И. Радиоволновой контроль: учебное пособие / Под общ. ред .

В. В. Клюева. М.: ИД «Спектр», 2011. 184 с .

НОВОЕ ПОКОЛЕНИЕ СИСТЕМ МОНИТОРИНГА И

ДИАГНОСТИКИ РОТОРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ,

РАЗРАБОТАННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯМИ АССОЦИАЦИИ ВАСТ

Барков А. В., Жуковский Д. Л .

Ассоциация ВАСТ, г. Санкт-Петербург Первые шаги по практическому использованию достижений диагностики применительно к вращающемуся оборудованию без нарушения режима его работы, если не считать анализа продуктов износа в смазке, начались с решения задач обнаружения эксплуатационных дефектов роторных машин по вибрации около 30 лет назад, с появлением первых цифровых измерительных приборов и персональных компьютеров. В то время на одинаковой ступени развития оказались диагносты и западной Европы, и северной Америки, и СССР. Конверсионный этап развития диагностики мы проходили все вместе, запад лидировал в создании цифровой измерительной и анализирующей техники, мы – в создании алгоритмов и диагностического программного обеспечения, заменяющего экспертов.

Совместные разработки разошлись по многим странам, помогая последовательному решению следующих групп эксплуатационных задач, направленных на совершенствование процессов обслуживания и ремонта:

1. Сокращение количества внеплановых остановок оборудования и объемов работ по текущему ремонту .

2. Продление жизненного цикла оборудования, выработавшего назначенный ресурс .

3. Отказ от планового обслуживания оборудования в бездефектном состоянии .

4. Переход на ремонт по фактическому состоянию оборудования .

Сокращение внеплановых остановок обеспечивалось путем отслеживания развития признаков типовых дефектов, достигших опасных значений, и во время каждой внеплановой остановки обслуживающий персонал устранял наиболее опасные дефекты .

При продлении ресурса производился текущий ремонт, в частности по результатам вибрационной диагностики, изнашиваемых частей (контактирующих между собой и работающих в потоке), а по результатам выборочного неразрушающего контроля старения материалов в наиболее нагруженных местах и старения электрической изоляции – замена нагруженных элементов и электрических цепей .

Развитие ранней диагностики вращающегося оборудования по его вибрации, а также по току приводных электродвигателей и по доступному для измерения и анализа тепловому излучению поверхностей позволило решать задачи третьей группы – отказываться от обслуживания без необходимости .

Соответственно комплексный подход к ранней диагностике изнашиваемых узлов, старению материалов и электрической изоляции с отслеживанием скоростей развития признаков дефектов в процессе эксплуатации вплоть до опасного состояния в ряде случаев позволил перейти на ремонт вращающегося оборудования по состоянию .

Совместная в начале 1990-х гг. работа по развитию вибрационной диагностики специалистов многих стран позволила к концу века создавать технические средства и программное обеспечение под актуальные для каждого производителя машин и оборудования задачи. Но эти задачи у разных производителей постепенно стали расходиться, что существенно повлияло на развитие диагностики во многих странах .

Так, в России сохранились традиционные пути независимого развития средств контроля и средств диагностики работающих машин и оборудования с использованием параметров их вибрации. Вибрационный контроль, обычно в виде стационарно устанавливаемых устройств, развивался в рамках решения задач аварийной сигнализации и защиты, а вибрационная диагностика (в совокупности с диагностикой по току электрических машин и тепловизионным контролем) в виде переносных приборов и систем – для совершенствования процессов обслуживания и ремонта. С 1996 – 1998 г .

когда было запущено производство собственных цифровых виброанализаторов специалисты ВАСТа – авторы разошедшейся по всему миру программы автоматической диагностики DREAM, заменяющей ведущих экспертов, из-за высокой стоимости перестали поставлять на внутренний рынок переносные диагностические системы с зарубежными приборами. Это привело и к снижению поставок диагностического программного обеспечения в составе переносных систем диагностики и для западных потребителей, производящих диагностику роторного оборудования без привлечения экспертов .

Развитие средств диагностики в странах с передовым производством в начале XXI в. стало постепенно менять направление. Его смену определили как организационные изменения в диагностическом обслуживании предприятий, так и особенности развития машиностроения, а также цифровых средств измерения и анализа различных процессов.

Среди особенностей развития машиностроения следует выделить:

1) рост доли необслуживаемого модульного оборудования, работающего до момента замены по фактическому состоянию;

2) искусственное сокращение ресурса оборудования из-за быстрого морального старения;

3) усложнение производимого оборудования, приводящее к росту процента отказов из-за ошибок обслуживания и управления;

4) отказ от производства оборудования большими сериями, и, соответственно, отказ от полных ресурсных испытаний, приводящие к росту ошибок проектирования, характерных для конкретных фирм-производителей .

Эти особенности, во-первых, повлияли на развитие переносных средств диагностики, которые наиболее часто используются для диагностики вспомогательного оборудования, в части снижения требований по раннему обнаружению дефектов с долгосрочным прогнозом состояния .

В то же время повысились требования по достоверности краткосрочного прогноза (оценки остаточного ресурса) при появлении опасных дефектов, а также он-лайн контроля состояния оборудования в пусковых режимах, на которые приходится основная часть отказов. Появилось и отдельное направление обслуживания оборудования – авторизованное, производимое представителями производителей, с оперативным обнаружением и устранением внесенных при проектировании недостатков .

Но наиболее сильные изменения произошли в развитии стационарных систем диагностики. Повлияло на эти изменения не столько развитие машиностроения, сколько тенденции развития цифровых методов и средств анализа различных процессов, а также систем управления машинами и оборудованием. Главным направлением развития диагностики вращающегося оборудования стало объединение средств управления, мониторинга и диагностики в единую систему управления ответственным оборудованием по фактическому состоянию. Для такого объединения потребовалось многократное ускорение процессов диагностики с повышением ее достоверности, а это следствие ускоренного развития многоканальных средств параллельного измерения и он-лайн анализа как первичных, так и вторичных процессов в работающих по прямому назначению объектах управления и диагностики .

Во время экономического кризиса 2008 г. спрос на выпускаемые средства диагностики снизился, и предприятия Ассоциации ВАСТ пришли к выводу о необходимости освоения новых тенденций в диагностике вращающегося оборудования для расширения областей ее использования в России и выхода на международный рынок технологий диагностики.

Решение основывалось на анализе проблем, возникающих при эксплуатации объединенных систем защиты, управления и диагностики, поставляемых в Россию в составе ответственного вращающегося оборудования ведущими машиностроительными корпорациями, среди которых следует выделить:

1) поставляемые объединенные системы управления и диагностики через короткое время эксплуатации часто снижают эффективность из-за невозможности выполнить на местах все требования к технологиям обслуживания и ремонта оборудования;

2) необходимый для диагностики список типовых дефектов, требующих оперативного обнаружения, постоянно меняется и может быть разным у разных производителей однотипного оборудования из-за частой смены модификаций с устранением одних ошибок проектирования и внесением других;

3) российские производители вращающегося оборудования с развитыми системами управления не готовы к созданию объединенных систем управления и диагностики, ограничиваясь стандартными решениями по аварийной защите и/или мониторингу отдельных параметров своей продукции;

4) в России и многих развивающихся странах продолжается выпуск и эксплуатация оборудования, не имеющего развитых систем управления и защиты, но требующих оперативного диагностического обслуживания .

Были определены приоритетные пути развития технических средств и диагностического программного обеспечения, выпускаемых Ассоциацией ВАСТ, для реализации нового направления – оперативной диагностики развитых дефектов во вращающемся оборудовании. Общей тенденцией стало развитие многоканальных средств измерения и он-лайн анализа вибрации и тока, на основе которого создавались как переносные, так и стационарные средства контроля и мониторинга текущего состояния оборудования, а также его диагностики и оценки остаточного ресурса .

В процессе разработки многоканальных средств диагностики, позволяющих использовать новый пласт диагностической информации, содержащийся в вибрации и токе во время переходных режимов работы оборудования, специалистами было предложено новое направление – использование «мобильных» переносных систем мониторинга и диагностики .

Их аналогом можно считать «суточный мониторинг» в медицинской диагностике, во время которого контролируется функционирование организма во всех типовых ситуациях. Интервал времени, за который режимы работы многих видов оборудования меняются в типовых пределах существенно больше, и его минимум близок к 10 – 15 суткам. Именно на такое время проведения непрерывных и каскадных измерений, позволяющих выявить и исследовать даже незначительные изменения состояния объектов диагностики, необходимо ориентироваться при «среднесрочной» диагностике вращающегося оборудования. Такая диагностика может выполняться либо планово, после обслуживания или ремонта оборудования, во время которых вероятность внесения новых дефектов максимальна, либо по «событию», например, после внезапной перегрузки оборудования из-за ошибок управления, либо при невозможности в кратчайшее после обнаружения опасных дефектов вывести оборудование в ремонт .

Общий вид разработанных «мобильных» систем мониторинга и диагностики, выполняющих он-лайн измерения, анализ и диагностику по вибрации и току приведен на рис. 1. При его создании пришлось искать решение принципиально новых задач, позволяющих системе самообучаться за кратчайшее время – начиная от нескольких минут. Для этого использованы новые технологии деления сигналов вибрации и тока на периодические, случайные и импульсные компоненты, их онлайн анализа и перехода на диагностику агрегата в целом. Эти технологии позволили решить и еще Рис. 1. Мобильные системы мониторинга состояния на 4 – 16 каналов непрерывного измерения и онлайн анализа вибрации и тока с возможностью подключения модулей оперативной диагностики типовых агрегатов Рис. 2. Результаты он-лайн анализа сигналов вибрации и тока в многоканальной системе мониторинга и возможностью пространственного (по точкам измерения) объединения результатов для упрощения восприятия оператором одну важную задачу – диагностику машин и механизмов с регулируемым по частоте вращения приводом на основе асинхронного электродвигателя со статическим преобразователем питающего напряжения. Такие машины, не имеющие пока средств эффективной диагностики, все шире используются в составе вентиляционных, насосных и компрессорных агрегатов .

Мобильная система может быть преобразована в стационарную. Для этого она размещается в защитных корпусах, а измерительные кабели укладываются в защищенные трассы. Кроме этого в состав системы вводится компьютер с общей базой данных, позволяющий объединять несколько мобильных в одну стационарную систему мониторинга и диагностики. Ее возможный вид показан на рис. 3 .

Стационарная система мониторинга и диагностики также имеет свои особенности. Во-первых, она контролирует состояние агрегатов от начала пуска до полного останова с временем обновления информации от 1/8 с, что позволяет получить диагноз (вид и величину дефекта) при скачкообразном изменении состояния уже через 0,5 после скачка состояния. Вовторых, она автоматически адаптируется к неопасным изменениям состояния из-за незначительного нарушения рекомендованной технологии обслуживания агрегатов. В-третьих, она позволяет оценивать последствия работы агрегата, испытавшего из-за ошибок управления значительные перегрузки, влияющие на его состояние. Наконец, такая система мониторинга состояния позволяет сократить количество измерительных каналов при мониторинге состояния и диагностики вентиляционных, насосных, компрессорных и многих других агрегатов с необслуживаемыми подшипниковыми узлами. В этих агрегатах обычно не требуется проводить непрерывный контроль качества смазки подшипников по их ультразвуковой вибрации, и ее ухудшение вместе с другими дефектами подшипников может обнаруживаться опосредовано, по вибрации машины или току приводного двигателя, меняющихся при неравномерном износе поверхностей трения в подшипниках .

Кроме подготовки к серийному производству мобильных и стационарных систем мониторинга и оперативной диагностики продолжается развитие и традиционной переносной системы диагностики на основе переносных виброанализаторов серии СД и программы диагностики DREAM .

Выпущен новый тип анализатора СД-22 (рис. 4), готовятся к выпуску двухканальные анализаторы СД-23 и четырехканальный СД-41 .

Рис. 3. Мобильная система мониторинга, преобразованная в стационарную, и система диагностики, объединяющая несколько несвязанных систем единой сетью Ethernet

–  –  –

Важной особенностью развития многоканальных виброанализаторов является установка границы между их возможностями с учетом естественного усложнения процессов их развертывания на реальных агрегатах и возможностями многоканальных мобильных систем, способных проводить в режимах он-лайн и офф-лайн длительные измерения вибрации, тока, а, при необходимости и других процессов. По-видимому, в виброанализаторах с числом измерительных каналов не менее числа опор вращения агрегата должны быть предусмотрены режимы он-лайн мониторинга и диагностики, в частности, во время его пуска

Выводы

1. Ассоциация ВАСТ переходит на выпуск трех переработанных под современные условия видов систем мониторинга и диагностики по вибрации, току и другим процессам – переносных, мобильных и стационарных .

2. Все типы систем адаптированы под современные тенденции в проектировании, производстве и эксплуатации основного и вспомогательного оборудования с узлами вращения .

3. Выполнена подготовительная работа для внедрения на первом этапе таких систем в процессы повышения качества обслуживания серийного вентиляционного, насосного и компрессорного оборудования, в том числе с регулируемым по частоте электроприводом .

СЕРТИФИКАЦИЯ ПЕРСОНАЛА

НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТРЕТЬЕЙ СТОРОНОЙ .

ДЕЙСТВУЮЩИЕ СХЕМЫ СЕРТИФИКАЦИИ

НА ТЕРРИТОРИИ РФ

Батов Г. П., канд. техн. наук, Пономарева И. Н., канд. техн. наук, Соловьева М. О .

ООО «НУЦ «Качество», Москва, Россия Квалификация персонала неразрушающего контроля – ключевой фактор обеспечивающий достоверность оценки технического состояния оборудования и как следствие – безопасность его эксплуатации. Как показывает многолетняя отечественная и международная практика сертификация (аттестация) персонала – единственный способ подтвердить компетентность персонала (т.е. то, что его знания и практические навыки соответствуют предъявляемым требованиям) .

В мире существует два основных подхода к сертификации персонала неразрушающего контроля – сертификация второй стороной (работодателем) и третьей стороной (независимыми органами по сертификации). Каждый подход обладает своими преимуществами. К преимуществам сертификации персонала третьей стороной можно отнести единые требования к органам по сертификации персонала со стороныаккредитующих инстанций (ISO/IEC 17024:2012 «Оценка соответствия. Общие требования к органам, проводящим сертификацию персонала») и незаинтересованность Органов по сертификации в результатах экзаменов. В связи с необходимостью обеспечения единых требований к оценке компетентности персонала на всей территории РФ (многие объекты контроля, такие как трубопроводы, пересекают несколько регионов РФ и работы по их диагностированию проводятся сотнями подрядчиков) на территории РФ используется схема сертификации персонала третьей стороной .

В настоящее время в Российской Федерации действуют две схемы сертификации (аттестации) персонала неразрушающего контроля третьей стороной:

1) ПБ 03-440–02 «Правила аттестации персонала в области неразрушающего контроля» зарегистрировано в Минюсте РФ 17 апреля 2002 г .

№ 3378. Данную схему применяет Единая система оценки соответствия в области промышленной, экологической безопасности, безопасности в энергетике и строительстве (ЕС ОС), схема применяется для аттестации персонала, проводящего работы на опасных производственных объектах .

2) ISO 9712:2012 «Неразрушающий контроль – Квалификация и сертификация персонала по неразрушающему контролю». Схема ISO 9712 применяется:

– Системой добровольной сертификации персонала в области неразрушающего контроля и диагностики Российского общества неразрушающего контроля и технической диагностики. Схема используется для сертификации персонала в следующих областях: авиация, объекты аэрокосмического комплекса, объекты морского регистра, объекты речного регистра, объекты железнодорожного транспорта, здания и сооружения, объекты энергетики. Аккредитацию органов по сертификации персонала осуществляет ОАО «НТЦ «Промышленная безопасность»;

– Системой добровольной сертификации персонала в области неразрушающего контроля .

Использование данных схем сертификации позволяет решить поставленную задачу, а именно обеспечить единый подход к подтверждению компетентности персонала на территории Российской Федерации .

–  –  –

Введение Разъемные соединения широко применяются в ответственных конструкциях и сооружениях, работающих под высоким давлением, при нагрузках, приближающихся к пределу текучести металла резьбовых деталей, в условиях космического вакуума, широких перепадов температур, вибраций и других воздействий. Обзор аварий и катастроф, связанных с отказами разъемных соединений, приводящими к разгерметизации космических аппаратов, газопроводов и других объектов, показал, что это приводит к утечкам газа, нефти, опасных химических веществ, взрывам, пожарам, гибели людей и разрушению инфраструктуры [1 – 3]. Причиной нештатных ситуаций является несовершенство сборки, контроля качества и усилия затяжки резьбовых соединений, низкой точности измерения усилия и равномерности затяжки отдельных элементов разъемных соединений .

Одной из ответственных конструкций, обеспечивающих вывод на околоземную орбиту и в дальний космос ракет-носителей (РН), является жидкостный ракетный двигатель (ЖРД) – РД-180 (рис. 1) [4] .

Жидкостный кислородно-керосиновый двигатель РД-180 (рис. 1) был создан на основе двигателей РД-170, начало разработки которых, предназначавшихся для РН «Энергия», а также их модификаций РД-171 для РН «Зенит», пришлось на середину семидесятых годов прошлого века. Тогда перед АО «НПО Энергомаш имени акад. В. П. Глушко» была поставлена задача по увеличению общего ресурса двигателей на порядок по сравнению с двигателями однократного применения (семикратный запас по ресурсу и числу включений без съема со стенда и десятикратный с учетом много

<

Рис. 1. Двигатель РД-180

кратного полетного использования). При этом чтобы обеспечить многоразовость, большинство ответственных соединений впервые в ракетном двигателестроении делались не сварными, а разъемными. Соединения должны были обеспечивать герметичность и работоспособность агрегатов ЖРД при протекающих в них процессах с температурами выше 1000 °С и давлениях свыше 60 МПа. При этом конструкция ЖРД рассчитывалась с минимально допустимым в ракетном двигателестроении коэффициентом запаса прочности – 1,4 .

Для успешного решения поставленной задачи необходимо было выполнить наряду с комплексом технологических следующие технические требования:

ввести разъемные соединения, позволяющие производить замену или ремонт узлов и агрегатов на любой стадии создания и производства двигателя;

разработать систему технического диагностирования, основанную на измерении параметров и на применении методов неразрушающего контроля .

Обеспечить приемлемую точность затяжки разъемных соединений традиционными методами не представлялось возможным, поэтому учеными и специалистами Всесоюзного научно-исследовательского института по разработке неразрушающих методов и средств контроля качества материалов (ВНИИНК, г. Кишинев), Одесского политехнического института (ОПИ, г. Одесса), и ОАО «НПО Энергомаш им. академика В. П. Глушко» были проведены исследования, разработано оборудование и технология акустического контроля усилия затяжки резьбовых соединений жидкостных ракетных двигателей [5 – 15], явившиеся неотъемлемой частью технологии их производства .

Исследования и разработка метода акустической тензометрии Принцип акустического контроля усилий затяжки резьбовых деталей основан на зависимости от механического напряжения следующих параметров упругих волн – скорости, амплитуды и частоты [5 – 15]. По результатам акустических измерений определяются компоненты тензора напряжений .

К факторам, влияющим на погрешность измерений, относятся уровень механических напряжений, изменения температуры, изгиб резьбовых деталей, геометрия деталей и качество торцевых поверхностей .

Для случая одноосных напряжений основное уравнение акустоупругости устанавливает связь между элементами матрицы изменения скорости и компонентами тензора напряжений:

z z v ik v ik 0 z v ik = = ik zz, z v ik 0 z z где v ik и v ik 0 – скорость продольных УЗ волн до и после нагружения z шпильки; ik – матрица акустоупругих коэффициентов скорости однооснонапряженного состояния, содержащая пять независимых компонент; zz – однооснoe напряжение по oси z .

Связь относительного изменения времени с одноосным напряжением описывается соотношением:

z z ik ik 0 z z ik = = ik zz, z ik 0 z z где ik и ik 0 – время распространения УЗ импульса в нагруженном и неz нагруженном образце; ik – матрица акустоупругих коэффициентов времени распространения .

Испытания УЗ метода выявили возможность его использования для контроля усилия затяжки Q3 на любом этапе сборки, испытаний и эксплуатации энергетических установок .

В ходе экспериментов подтвердились теоретические прогнозы о влиянии на результаты измерений ряда внешних факторов. Влияние на форму градуировочных кривых непостоянства температуры было учтено путем внесения соответствующих поправок на этапе обработки экспериментальных данных (в производственных условиях решено вносить поправку с применением эталонного образца, имеющего ту же температуру, что и контролируемое изделие) .

Методика УЗ контроля усилий затяжки резьбовых соединений Возможности акустического тензометрирования заключаются не только в пассивном контроле действительных усилий при затяжке, но и диагностировании состояния всего стыкового узла. Это возможно при комплексном исследовании напряжений в болтах в групповом соединении .

Исследования проводились на штатных стыках ЖРД, содержащих 24 болта М27 из стали марки ВНС-25, с помощью УЗ прибора с абсолютной погрешностью измерения 0,01 мкс. Методика акустического тензометрирования включала тарировку болтов перед затяжкой [3] .

Акустическое тензометрирование позволяет осуществить измерения непосредственно на реальных объектах в процессе монтажа и гидроиспытаний 100 % резьбовых деталей, что дает наглядную картину работы стыка на отдельных участках, так как реальный объект не имеет одинаковых участков по величине жесткости .

Разработанная методика УЗ контроля усилий затяжки резьбовых соединений предусматривает:

построение градуировочных зависимостей для произвольного соединения;

непосредственный контроль усилий затяжки в процессе сборки изделия .

Градуировочные зависимости (рис. 2) снимаются с применением экспериментального градуировочного стенда [15, 16], для конкретного типа измерительных приборов и УЗ преобразователей, заданных типоразмеров

Рис. 2. Градуировочные зависимости для стыков разной жесткости:

ОС – зависимость отдельного болта; 1 нежесткий стык; 2 – жесткий стык резьбовых деталей, с учетом конструктивных особенностей стыков. В соответствии с этой методикой экспериментально исследован коэффициент основной нагрузки = 1(0 + 1), где 0 и 1 – коэффициенты податливости болта и стягиваемых деталей соответственно .

Величина определяет ту часть дополнительной нагрузки (от полного рабочего давления), которая передается на резьбовую деталь, т.е .

= Рб / Р, где Рб – давление, переданное на болт; Р – полное давление в рабочей полости .

Учет этого эффекта значительно приближает расчетные значения к экспериментальным .

Действие методики распространено на контроль фактических усилий в резьбовых деталях при хранении и эксплуатации изделия, а также на определение коэффициента основной нагрузки в разъемном соединении при испытаниях .

Только УЗ метод позволил изучать реальные объекты в процессе монтажа и гидроиспытаний, причем была получена наглядная картина работы соединения в целом. Это оказалось особенно важным, так как выяснилось, что локальная жесткость отдельных участков реального стыка неодинакова, что при испытаниях приводило к появлению протечек горючего .

В качестве одной из возможных причин наблюдавшегося явления рассматривалась недостаточная жесткость фланцевого соединения, приводившая к изгибу фланцев и их рычажному взаимодействию из-за непрерывного смещения зоны контакта от внутреннего радиуса фланца к внешнему вследствие упругих изгибных деформаций стягиваемых деталей. Для проверки возникшего предположения жесткость стыка была увеличена с помощью наваренных бандажных колец. Рычажное взаимодействие фланцев существенно уменьшилось. В дальнейших экспериментах было исследовано соединение с «окном», уменьшавшим локальную жесткость фланца .

Не вызывает сомнения, что рычажное взаимодействие в зоне «окна» проявлялось значительно сильнее, чем на других участках стыка .

На рисунке 3, а приведена круговая диаграмма распределения усилий в соединении на различных этапах контроля. На рисунке 3, б показана аналогичная диаграмма распределения средних усилий в шпильках. Предложенный метод позволил производить 100 %-ный контроль дополнительных усилий, обусловленных рабочим давлением, дал достоверную информацию о работе, как отдельных деталей, так и узлов в целом. Полученные результаты свидетельствуют о том, что УЗ метод контроля обеспечивает более равномерное распределение усилий в стыке. Наиболее полно преимущества УЗ метода контроля проявились при работе с разъемными соединениями

Рис. 3. Диаграмма распределения усилий Q в соединении:

а – усилия в шпильках, б – средние усилия в соединении на этапах;

– сборка; – перепроверка после гидропневмоиспытаний;

– ослабление (фактические усилия) (1…24 номера шпилек) асимметричной конструкции. Определение коэффициента основной нагрузки для каждого болта позволило обеспечить равномерное распределение усилий в работающем стыке за счет индивидуального подбора номинальных усилий затяжки болтов при сборке .

Важным преимуществом разработанной методики с использованием ультразвука является активный характер процедуры контроля. Это означает, что данная методика позволяет не только количественно оценить, как затянута каждая резьбовая пара, но также дает оперативную и достоверную информацию о том, что следует изменить для приближения усилия затяжки к оптимальному значению .

Разработанная методика контроля затяжки разъемных соединений пригодна не только в процессе монтажа/демонтажа новых/старых объектов, например, в аэрокосмической отрасли, энергоблоков ТЭЦ, ТЭС, ГРЭС, АЭС, где проводятся регулярные ежегодные регламентные профилактические ремонты, но также на большом количестве объектов в различных отраслях промышленности, где сроки межрегламентных работ достаточно большие, что требует проведения мониторинга состояния оборудования для определения остаточного ресурса. Задача состоит в проведении мониторинга элементов конструкций этих сооружений без демонтажа стыка .

Развитие производства и ремонта разъемных стыков в сосудах высокого давления остается долговременной проблемой и не исключает необходимости оценивать техническое состояние и диагностирование находящихся в эксплуатации с целью продления их срока службы. При анализе этой ситуации выяснилось, что во многих отраслях промышленности объекты, подлежащие контролю, служат 10 и более лет. Задача состоит в проведении мониторинга элементов конструкций этих сооружений без демонтажа стыка. Разница по абсолютной величине акустоупругих коэффициентов скорости распространения продольных и сдвиговых УЗ волн и равнозначное влияние деформации детали при нагружении на результаты акустических измерений позволяют использовать при контроле одновременно оба типа УЗ колебаний, что особенно эффективно при использовании ЭМА преобразователей [16] .

Приборное обеспечение метода акустической тензометрии На базе выполненных исследований ВНИИНК была разработана гамма акустических тензометров [11]. Внесенный в Государственный реестр средств измерений тензометр УП-31Э (АКОН-4) с 1985 г. серийно выпускался заводом Электроточприбор ПО «Волна», г. Кишинев, (выпущено более 135-ти приборов) и нашел практическое применение в сборочных цехах предприятий аэрокосмического энергомашиностроения .

В рамках переоснащения новой техникой по заданию ОАО «НПО Энергомаш им. академика В.П. Глушко» АО «Вотум» был разработан УЗ тензометр на базе универсального многопрофильного дефектоскопа УД4-Т HU-01 и специализированная программа «Акустический тензометр», предназначенная для контроля усилия затяжки разъемных соединений ЖРД .

Значительное внимание было уделено метрологическому обеспечению УЗ измерений. В дополнение к методике определения пределов систематической и случайной составляющих допускаемой основной погрешности измерений был разработан и аттестован комплект стандартных образцов КМВР1-0, представляющих собой аттестованные образцы по времени распространения ультразвука с точностью 0,006 мкс. Образцы моделируют изменение времени распространения УЗ волны в деталях резьбовых соединений, обусловленное действием механических напряжений. Комплект состоит из 12 образцов различной высоты. УЗ прибор измеряет разность времени распространения УЗ колебаний при установке преобразователя последовательно на каждый из выбранной группы образцов. Применение образцов комплекта в различных сочетаниях позволяет измерять приращение времени распространения в 0,1; 1,0 и 5,0 мкc при исходных значениях времени 10, 30 и 100 мкс. Тем самым обеспечиваются контроль работоспособности и предварительная настройка прибора .

Стандартизация акустического метода контроля усилия затяжки резьбовых соединений На основе многолетних исследований и успешного использования акустического метода и аппаратуры для контроля усилия затяжки резьбовых соединений при производстве жидкостных ракетных двигателей специалистами Закрытого акционерного общества «Научно-исследовательский институт интроскопии Московского научно-производственного объединения «Спектр» (ЗАО «НИИИН МНПО «Спектр»), Автономной некоммерческой организации «Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем» (АНО «НИЦ КД»), Общества с ограниченной ответственностью «Вотум» (ООО «Вотум») и Открытого акционерного общества «НПО Энергомаш имени академика В. П. Глушко» разработан стандарт ГОСТ Р 52889–2007 «Контроль неразрушающий. Акустический метод контроля усилия затяжки резьбовых соединений. Общие требования» [17, 18] .

Стандарт устанавливает основные требования к порядку определения усилий и вызываемых ими одноосных механических напряжений растяжения, возникающих в материале болтов или шпилек при затяжке в процессе сборки, испытаний, ремонта и мониторинга технического состояния оборудования .

Стандарт распространяется на болты и шпильки диаметром не менее 8 мм с отношением длины к диаметру не более семи для диаметров до 30 мм включительно и не более 10 для диаметров свыше 30 мм .

Диаметр болтов или шпилек не ограничен, а металл не должен содержать макродефектов, обнаруживаемых методами неразрушающего контроля. Параметр шероховатости Ra торцовых поверхностей шпильки или болта не должен быть больше 2,5 мкм. На торцовых поверхностях шпилек и болтов не допускается наличие канавок, пазов, следов от проверки твердости, выступов, наплывов металла от накатки резьбы, отгиба заходных ниток резьбы, забоин, а также центровых отверстий для шпилек и болтов диаметром менее 90 мм .

Для контроля могут быть использованы УЗ приборы с абсолютной инструментальной погрешностью измерения приращения времени распространения УЗ колебаний 0,03 мкс. В комплекте с приборами допускается использовать электроакустические преобразователи: ПЭП или ЭМАП, обеспечивающие излучение и прием УЗ волн частотой от 2,5 до 15 МГц .

Сформулированы требования к их параметрам .

Примеры эффективного применения метода акустической тензометрии 19 января 2006 г. с американского космодрома на мысе Канаверал к планете «Плутон» стартовала самая тяжелая из семейства ракет – «АтласV» с автоматической межпланетной станцией (зондом) «New Horizons» – «Новые горизонты» [19, 20]. Первая ступень «Атласа-V», также как и его предшественника «Атласа-III» – российский двигатель РД-180, поставляемый АО «НПО Энергомаш им. акад. В. П. Глушко». На «Атласе-V» также, в зависимости от задачи, устанавливаются от одного до пяти твердотопливных ускорителей AJ-60A компании Aerojet Rocketdyne («Аэроджет Рокетдайн», Сакраменто, шт. Калифорния) [http://tass.ru/info/1983340] .

Спустя девять с половиной лет, преодолев 4,76 млрд. км космического пространства, 14 июля 2015 г. автоматическая межпланетная станция «Новые горизонты» приблизилась к Плутону на 12 500 км и миновала его, двигаясь со скоростью 14 км/с. Станция «Новые горизонты» передала на Землю фотографии и огромный объем информации, которую она получила после рекордного сближения с Плутоном [21] .

Проект двигателя РД-180, разработанного в ОАО «НПО Энергомаш им. академика В. П. Глушко», в январе 1996 г. был признан победителем конкурса по разработке и поставке двигателей для американских ракетоносителей (РН) «Атлас-III» и «Атлас-V», которые совершили свои первые полеты 24 мая 2000 г. и 21 августа 2002 г. соответственно .

Космические запуски в США с использованием РД-180 включают помимо миссии к Плутону (2006), миссию к Луне (2009), аппарат для исследования Солнца (2010), миссию к Юпитеру (2011), миссии к Марсу (2005), «Марсианская научная лаборатория» (2011) и «MAVEN» (2013) [20]. Всего было произведено 67 запусков (6 «Атлас-III» и 61 «Атлас-V»). Все пуски были успешными, двигатели РД-180 показали 100 % надежность .

Как заявила агентству РИА Новости представитель космического Центра имени Кеннеди на мысе Канаверал Фрэн Слиммер, в ходе запуска и полета российский двигатель показал себя великолепно [20] .

По заключению руководства крупнейшей компании США по производству ракет «Локхид-Мартин» РД-180 – лучший маршевый двигатель в мире, который стал первым иностранным двигателем, получившим сертификацию для использования на американских ракетах [19, 20] .

Представляют интерес результаты исследований в процессе внедрения метода в ОАО «Выксунский металлургический завод», г. Выкса, где УЗ тензометрия успешно применялась сборке гидравлического пресса в производстве труб большого диаметра .

Заключение

1. Анализ результатов исследования физики процессов, методологии и технологии акустического тензометрирования на примере резьбовых соединений энергетического оборудования позволяет рекомендовать этот метод для широкого применения .

2. Исследовано влияние на результаты измерений упругих напряжений внешних факторов .

3. Разработана методика контроля усилия затяжки резьбовых соединений, основанная на: применении экспериментального стенда и специализированных УЗ приборов, обеспечивающего прецизионное измерение времени распространения УЗК вдоль оси болта (шпильки) .

4. Широкомасштабное использование акустических методов контроля усилий затяжки резьбовых соединений позволило существенно повысить надежность ЖРД при одновременном значительном снижении затрат на отработку конструкции в целом, выйти на зарубежный рынок космической техники .

5. Разработан и введен действие Государственный стандарт ГОСТ Р 52889–2007 «Контроль неразрушающий. Акустический метод контроля усилия затяжки резьбовых соединений. Общие требования», являющийся первым нормативным документом, регламентирующим применение метода акустического тензометрирования .

6. Дальнейшее развитие метода, оборудования и технологии акустического тензометрирования авторы видят в расширении применения информационных технологий для анализа, обработки и отображения информации, интеллектуализации процесса контроля и применения методов возбуждения и приема УЗ колебаний, не требующих использования контактирующих жидкостей .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Клюев В. В., Бобренко В. М., Бобров В. Т. Акустическая тензометрия разъемных соединений. Состояние и перспективы развития. Ч. 1. Проблемы эксплуатации конструкций с разъемными соединениями // Контроль. Диагностика .

2015. № 12. С. 60 – 68 .

2. Бобренко В. М., Куценко А. Н., Рудаков А. С. Акустическая тензометрия // Контроль. Диагностика. 2001. № 4. С. 23 – 39 .

3. Анисимов В. А., Каторгин Б. И., Куценко А. Н., Малахов В. П., Рудаков А. С., Чванов В. К. Акустический контроль усилий затяжки разъемных соединений жидкостных ракетных двигателей нового поколения // Контроль. Диагностика. 2002. № 4. С. 13 – 25 .

4. РД-180, жидкостный ракетный двигатель. [Электронный ресурс]. URL:

http://www. arms-expo.ru/armament/samples/1065/66076/

5. Бобренко В. М., Вангели М. С., Куценко А. Н. Акустические методы контроля напряженного состояния материала деталей машин. Кишинев: Штиинца, 1981. 148 с .

6. Bobrenko V. M., Kutsenko A. N., Rudakov A. S. The Acoustoelasticity and Problems of the Acoustic Strain Gauging in the Non-Destructive Testing. X.Int. Conf .

NDT, Moscow, 1982. V. 2. P. 171 – 178 .

7. Бобренко В. М., Куценко А. Н. Упругие волны при наличии деформаций сдвига // Прикладная механика. 1990. Т. ХХУI, вып. I. С. 77 – 82 .

8. Бобренко В. М., Вангели М. С, Куценко А. Н. Акустические тензометрия (теория и практика). Кишинев: Штиинца, 1991. 248 с .

9. Бобренко В. М., Куценко А. Н., Малахов В. П. Акустический контроль механических напряжений. Одесса: Astroprint, 1997. 272 с .

10. Неразрушающий контроль: Справочник: В 8 т. / Под общ. ред. В. В. Клюева. Т. 4: В 3 кн. Кн. 1. Акустическая тензометрия / В. А. Анисимов, Б. И. Каторгин, А. Н. Куценко и др. 2-е изд., испр. М.: Машиностроение, 2006. 736 с.: ил .

11. Бобренко В. М. Разработка и создание методов и средств акустической тензометрии разъемных соединений аэрокосмических аппаратов: Дис.... д-ра техн .

наук: 05.11.13. М.: ЗАО «НИИИН МНПО «СПЕКТР», 2004 .

12. Бобренко В. М., Бобров В. Т., Гульшин А. В. Метод и технология тензометрии разъемных соединений ответственных конструкций в условиях производства, монтажа и эксплуатации // Новые технологии в промышленной диагностике и безопасности. 2010. № 6. С. 8 – 20 .

13. Бобренко В. М., Бобров В. Т., Гульшин А. В. Анализ нагруженности разъемных соединений акустическим методом // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2014. № 07. Т. 80. С. 60 – 69 .

14. Bobrenko V. M., Bobrov V. T., and Gul’shin A. V. Loading Analysis of Detachable Joints by the Acoustic Method // Inorganic Materials. 2015. Vol. 51. No. 15 .

Pp. 1496 – 1501 .

15. Клюев В. В., Бобренко В. М., Бобров В. Т. Акустическая тензометрия разъемных соединений. Состояние и перспективы развития. Ч. 2. Результаты исследований, создания оборудования, разработки методики и примеры применения акустической тензометрии // Контроль. Диагностика. 2016. № 2. С. 14 – 26 .

16. Самокрутов А. А., Бобров В. Т., Шевалдыкин В. Г., Алехин С. Г., Козлов В. Н. Акустические методы и средства исследования напряженнодеформированного состояния конструкций и сооружений // В мире НК. 2005. № 1(27). С. 22 26 .

17. ГОСТ Р 52889–2007. Контроль неразрушающий. Акустический метод контроля усилия затяжки резьбовых соединений. Общие требования. М.: Стандартинформ, 2009. 15 с .

18. Bobrov V. T., Kozlov V. N., Bobrenko V. М., Gul’shin А. V. ectr. Standard GOST R 52889–2007 «Nondestructive Testing. Acoustic Method for Testing Tightening Force of Threaded Joints». General Requirements, 10th European Conference on NonDestructive Testing. Moscow, 2010, June 7–11 Abstracts, part Moscow.: Publishing house «Spektr», 2010. Pp. 411 – 413 .

19. Зонд New Horizons начал автономное путешествие к Плутону. [Электронный ресурс]. URL: https://lenta.ru/news/2006/01/20/horizons/

20. Ракета, пришедшая с холода / The Engine That Came In From The Cold .

[Электронный ресурс]. URL: https://www.youtube.com/watch?v=LV1k1PlpE9k .

21. Зонд НАСА приблизился к Плутону на рекордное расстояние. [Электронный ресурс]. URL: http://www.interfax.ru/world/453656

–  –  –

ны особенности их распространения в ортотропно-анизотропном твердом слое .

Выполнены измерения скорости распространения продольных и сдвиговых волн и расчет акустической анизотропии и коэффициентов Пуассона проката ряда металлов и сплавов. Показано, что результаты измерения акустических параметров проката позволяют усовершенствовать технологию термомеханической обработки проката .

Ключевые слова: акустическая анизотропия, штампуемость, текстура .

Анизотропия (от греч. nisos – неравный и trроs – направление) – зависимость физических (упругих, магнитных и др.) и механических свойств проката от направления прокатки (НП), называемая текстурной анизотропией* [1 – 3]. При изготовлении узлов аэрокосмических систем, мембран для приборов измерения давления, при штамповке кузовов автомобилей, корпусов электрических машин и устройств, при глубокой вытяжке металла в процессе изготовления тары для консервной промышленности и при производстве бытовых приборов отклонения анизотропии от заданных значений приводят к снижению прочности, браку из-за плохой штампуемости, большим отходам металла вследствие фестонистости, нарушению технологии производства массовой продукции [4]. При исследовании анизотропии свойств поликристаллических тел существуют два подхода: феноменологический, когда анизотропию свойств определяют через технические показатели: относительное удлинение, временное сопротивление и т.д., и кристаллографический, когда об анизотропии судят по текстурам. В частности, для исследования текстуры металлов и сплавов применяются расчетноэкспериментальный метод, рентгенографический анализ, электронная микроскопия, магнитные, ультразвуковые (УЗ) и другие методы неразрушающего контроля (НК) [5]. Одним из эффективных, на наш взгляд, является ультразвуковой (УЗ) метод с использованием электромагнитно-акустического (ЭМА) возбуждения сдвиговых волн с горизонтальной поляризацией (SH-волн), анизотропия проявляется в различных скоростях их распространения со смещениями вдоль и поперек НП, это явление называют акустической анизотропией [6 – 8]. Однако, несмотря на обнадеживающие результаты, до настоящего времени отсутствуют технологии и аппаратура для контроля анизотропии и штампуемости проката и процесса его термомеханической обработки в производственных условиях .

Влияние анизотропии на штампуемость металла Исследования акустической анизотропии проката особенно активизировались в конце 60 – 70-х гг. прошлого столетия после появления ЭМА методов возбуждения и приема продольных и сдвиговых УЗ волн, что объясняется возможностью их одновременного возбуждения в локальной области исследуемого образца. Методам исследования анизотропии проката и оценке ее влияния на технологические свойства проката, а также вопросам связи ее параметров с напряженно-деформированным состоянием и прочностными свойствами элементов ответственных конструкций посвящен целый ряд работ [6 – 13] .

Как было показано в [8], в общем виде материал листового проката представляет собой ортотропно-анизотропную среду. При воздействии на поверхность листа электромагнитным импульсом в присутствии внешнего магнитного поля возможно образование трех упругих волн с различными скоростями распространения, распространяющихся по нормали к его поверхности, а именно – продольной и двух сдвиговых. Продольной волне соответствует скорость Сzz, сдвиговой волне с поляризацией вдоль НП, совпадающего с осью х, – скорость Czx, а сдвиговой волне с поляризацией поперек НП, совпадающего с осью у, – скорость Czy (здесь первый индекс показывает направление распространения волны, а второй – направление смещения частиц среды) .

Скорости определяют по формулам:

2d 2d 2d, Czy = Czz =, Czx = ; (1) t3 t1 t2 акустическую анизотропию – по формуле:

2(C zx C zy ) A= 100%; (2) C zx + C zy коэффициент Пуассона – по формуле:

0,5 = 0,5, (3) 2C zz C zx + C zy где d – толщина листа; t1, t2, t3 – время, за которое импульсы УЗ волн дважды проходят по толщине листа (соответственно, продольной, SH-волны со смещениями вдоль НП и SH-волны со смещениями поперек НП) .

Изложенное представление соответствует случаю совпадения оси акустической анизотропии с НП, что не всегда имеет место .

В работе [8] представлены методология и аппаратура для УЗ резонансного метода экспресс-диагностики текстуры проката. Экспериментальные исследования проводили на образцах размерами 50100 мм из холоднокатаной листовой стали 08Ю, 08пс, 08кп, 08Фкп производства «Запорожсталь», Череповецкого (ЧМЗ) и Ждановского (ЖМЗ) металлургических заводов и образцах стали производства зарубежных фирм из Австрии, США, ФРГ, Франции и Японии. Результаты механических испытаний и данные по результатам штамповки представили автомобильные заводы ЗИЛ, ГАЗ, «Коммунар» и металлургический завод «Запорожсталь». На основании результатов штамповки, механических и УЗ испытаний холоднокатаной листовой стали отечественного производства и зарубежных фирм установлена зависимость между штампуемостью и ее акустическими свойствами. Для холоднокатаной листовой стали с хорошей штампуемостью (брак до 0,5 %) характерно: соотношение скоростей 2Сzy Czz 2Czx, акустическая анизотропия С/С 2 %, коэффициент Пуассона = 0,333±0,003 (коэффициент Пуассона = 0,333 получается также и из теоретического расчета при 2Сzy = Czz = 2Czx). Для листовой стали с удовлетворительной штампуемостью (брак до 2 %) характерно: Czz 2Сzy 2Czx, С/С 2 %, 0,320. Для листовой стали с неудовлетворительной штампуемостью (брак более 2 %): Czz 2Сzy 2Czx, С/С 2 %, 0,300. Результаты исследований позволили сформулировать требования к качеству листового проката и условиям получения листовой стали с высокой пластичностью .

Однако в связи с громоздкостью и большой массой оборудования и сложностью технологии обработки результатов они не нашли широкого применения в производственных условиях .

В работе [6] выполнено исследование особенностей распространения УЗ волн Лэмба в анизотропных листах, свидетельствующее о влиянии акустической анизотропии на фазовые скорости и амплитуды волн Лэмба в зависимости от изменения угла между волновым вектором и НП .

В [7] предлагается возбуждать УЗ волну Лэмба в направлении, составляющем 45° к НП листа, и оценивать степень анизотропии по количеству колебаний в периоде биений принятого сигнала, связанных с разностью скоростей распространения волны Лэмба вдоль и поперек НП .

Результаты исследований ЭМА методов возбуждения-приема УЗ волн, выполненных в ООО «Акустические Контрольные Системы», использованы при разработке портативного ЭМА толщиномера А1270, особенностью которого является применение ЭМА преобразователей (ЭМАП), как с радиальной, так и с линейной поляризацией сдвиговых волн, программное управление, автоматическая юстировка ЭМАП и выбор способа измерения толщины в зависимости от параметров ОК, корреляционная обработка сигналов и автоматическая регистрация результатов контроля, связь с ПК и др., что в комплексе обеспечило повышение точности измерения до 0,01 мм [9 – 12] .

В настоящей работе исследован импульсный ЭМА метод возбуждения и приема УЗ колебаний [13]. Возбуждение SH-волн с линейной поляризацией осуществляется ЭМАП, схематически изображенным на рис. 1. Описываемый ЭМАП имеет индуктор удлиненной формы и магнитную систему, состоящую из двух магнитов, обеспечивающих магнитные потоки противоположного направления через области поверхности твердого слоя с наведенными вихревыми токами тоже противоположного направления .

Силы Лоренца при этом синфазны в обеих областях поверхности. Они ориентированы нормально по отношению к линиям вихревого тока и паралРис. 1. ЭМА возбуждение SH-волн:

а – со смещениями вдоль НП; б – со смещениями поперек НП;

в – одновременно возбуждаемые SH-волны со смещениями вдоль и поперек НП лельно поверхности слоя. Под действием сил Лоренца в поверхностном слое возникает SH-волна, распространяющаяся по нормали к поверхности слоя. Смещения частиц в волне параллельны поверхности твердого слоя и перпендикулярны виткам индуктора в линейных его частях. При таких условиях SH-волна возбуждается синфазно во всей области действия сил Лоренца .

Отмечается, что при возбуждении УЗ колебаний коротким импульсом с использованием ЭМАП с линейной поляризацией в ограниченной области поверхности твердого слоя создаются условия для возникновения сдвиговых волн с поляризацией вдоль (рис. 1, а) и поперек (рис. 1, б) НП .

В обоих случаях ЭМАП представляет собой магнитную систему из постоянных магнитов 1, 2 на основе редкоземельных металлов с вектором магнитной индукции противоположной полярности, направленным по нормали к поверхности листа, и высокочастотный индуктор 3 удлиненной (близкой к прямоугольной) формы, располагаемый между магнитной системой и поверхностью листа. При этом поворотом ЭМАП вокруг оси на 90° поочередно обеспечивается возбуждение сдвиговой волны со смещениями вдоль или поперек НП. В случае поворота ЭМАП на угол 45° относительно НП, как и при использовании ЭМАП с радиальной поляризацией, одновременно возбуждаются две сдвиговые волны со смещениями вдоль и поперек НП .

Вариантом для одновременного возбуждения продольной и двух сдвиговых волн с поляризацией вдоль и поперек НП является ЭМАП (рис. 1, в) с аналогичной магнитной системой и двумя высокочастотными расположенными взаимно-перпендикулярно индукторами .

Достоинством ЭМАП с линейной поляризацией является высокая локальность и эффективность возбуждения-приема сдвиговых волн благодаря острой диаграмме направленности (рис. 2) [14]. На характер возбуждения и распространения продольной волны положение ЭМАП во всех рассмотренных случаях не влияет .

Рис. 2. Диаграмма направленности ЭМАП:

а – частота 2,5 МГц; б – частота 5 МГц;

––––– – ДН ЭМАП с линейной, – – – – с радиальной поляризацией В образцах проката с различной степенью анизотропии проведены измерения времени распространения импульсов продольных и сдвиговых УЗ волн в направлении толщины материала. Были исследованы образцы проката в диапазоне толщин от 0,5 мм до 8 мм из сплавов алюминия, латуни, титана, углеродистой и нержавеющей стали. Предварительно в зоне акустических измерений толщину образцов измеряли с точностью до 1 мкм .

Измерения проводили при комнатной температуре с использованием высокоточных устройств механического измерения толщины. Для повышения точности и помехоустойчивости измерений временных интервалов была использована корреляционная обработка принятых сигналов .

Типичные реализации многократных эхо-сигналов для некоторых материалов представлены на рис. 3. Реализации многократных эхо-сигналов SH-волн c радиальной поляризацией в анизотропных пластинах и SH-волн с линейной поляризацией со смещениями под углом 45° по отношению к НП (рис. 3, а) характерны тем, что в зависимости от степени анизотропии материала уже для второго-третьего эхо-сигнала четко наблюдается «раздвоение» импульсов .

Это явление можно объяснить тем, что первоначально возбужденные в материале сдвиговые волны с разными направлениями векторов смещений (преобразователь с радиальной поляризацией) или с 45-градусным отклонением от НП (преобразователь с линейной поляризацией) постепенно в процессе своего распространения трансформируются в две компоненты с колебательными смещениями вдоль и поперек НП. Скорости распространения этих компонент различны, что и приводит к раздвоению эхо-импульРис. 3. Реализации многократных сигналов SH-волн с линейной поляризацией в анизотропных листах сов и разложению их на два сигнала при достаточно большом пути распространения эхо-сигналов в материале. С увеличением степени анизотропии материала возрастает взаимное временнoе смещение импульсов от обеих компонент SH-волн при неизменном пути их распространения в материале (при постоянной его толщине). При достаточно большом пути распространения сигнала (например, после многих десятков отражений УЗ импульса в слое) относительное временное смещение импульсов волн с различной поляризацией достигает величины интервала двукратного прохождения каждой из волн по толщине слоя и даже превышает ее .

В результате при большом интервале наблюдения сигналов в листе с толщиной, соизмеримой с длиной волны УЗ колебаний, эхо-сигналы имеют резонансный характер с биениями (рис. 3, в) .

Распространение SH-волн с линейной поляризацией при ориентации вектора смещений вдоль или поперек НП в изотропных и анизотропных пластинах (рис. 3, б, г) характеризуются монотонным уменьшением амплитуды эхо-сигналов со временем при незначительном изменении формы сигнала от импульса к импульсу. Период повторения этих эхо-сигналов, определяется толщиной материала и скоростью распространения соответствующей УЗ волны .

Результаты измерения акустических и упругих характеристик металлов и сплавов с использованием ЭМА толщиномера А1270 приведены в табл. 1 .

Технология измерения толщины в соответствии с программой работы прибора позволяла при известной скорости распространения данной волны определять толщину металла, а при известной толщине – скорость распространения УЗ волны в соответствии с (1) .

Значения времени распространения импульса УЗ волны определялось расчетным путем .

Как видно из таблицы, наибольшая анизотропия имеет место в результате холодной обработки давлением – нагартовки (коэффициент анизотропии А составляет 10, 66 и 9,59 %). Термообработанный прокат отличается пониженным значением коэффициента анизотропии (от 0 для изотропного проката до 0,56…6,24 % для проката с различной степенью анизотропии) .

Установлено, что, в большинстве образцов скорость сдвиговой волны с поляризацией в НП меньше, чем в перпендикулярном направлении, что связано с соотношением размеров кристаллитов .

Расчет значений анизотропии и коэффициента Пуассона проводили по (2), (3), соответственно. Также возможно определение анизотропии по времени распространения соответствующих составляющих SH-волны.

Формула для расчета анизотропии в этом случае в отличие от (2) учитывает только соотношение времени распространения SH-волн:

2(t 2 t3 ) A=, (4) t 2 + t3 где t2, t3 – время распространения импульсов УЗ волн по толщине листа (соответственно, SH-волны со смещениями вдоль НП и SH-волны со смещениями поперек НП) .

Совершенствованию магнитных систем ЭМА преобразователей для возбуждения продольных и сдвиговых волн посвящены работы [15 – 17] .

Наличие в ЭМА толщиномере А1270 встроенного процессора и графического дисплея позволяет определять НП, оценивать физико-механические свойства проката и степень его анизотропии .

Алгоритм определения анизотропии еще более упрощается, так как информация о степени анизотропии проката содержится в значениях толщины, получаемых при изменении положения ЭМАП относительно НП от 0 до 90, а расчет производят по формуле:

2(d1 d 2 ) A= 100%, (5) d1 + d 2 где d1, d2 – измеренные значения толщины листа при ориентации ЭМАП вдоль и поперек НП (при измерении толщины значения скорости распространения УЗК не корректируются) .

Для определения коэффициента Пуассона необходимо измерение скорости продольной волны, для чего толщиномер может быть укомплектован ЭМАП для возбуждения и приема продольной волны. Дополнительную информацию о состоянии обследуемого объекта дает наблюдение на дисплее многократных сигналов .

Создание портативного ЭМА прибора для акустических измерений с односторонним доступом (рис. 4) делает возможным измерение анизотропии листового проката в цеховых условиях, в том числе при повышенных температурах проката [18]. Это позволяет реализовать способ УЗ контроля технологического процесса прокатки листа, предложенный в [19], в соответствии с которым, чтобы установить имеется ли область изотропии при проведении термомеханической обработки, необходимо оценить соотношение скоростей сдвиговых волн со смещениями вдоль и поперек НП до и после проведения соответствующего технологического процесса. Если соотношение скоростей изменилось, это означает, что в диапазоне изменения параметров техпроцесса производства проката имеется область изотропии .

Таким образом, измеряя соотношение скоростей сдвиговой волны, можно оптимизировать параметры техпроцесса прокатки с целью получения требуемых значений текстурной анизотропии .

АНО «НИЦ КД» и ЗАО «Инфотранс» разработан и введен в действие с 01.01.2015 г. ГОСТ Р 55805–2013 «Контроль неразрушающий. Акустический метод контроля текстуры листового проката. Общие требования» [20] .

Стандарт распространяется на экспериментальное определение характеристики текстуры листового проката толщиной от 2 до 200 мм акустическим методом с использованием плоскополяризованных поперечных упругих волн. В качестве количественной характеристики текстуры проката рекомендуется использовать величину акустической анизотропии, обусловлен

<

Рис. 4. ЭМА толщиномер А1270 в процессе контроля

ной анизотропией механических свойств материала и вычисляемой как относительная разность задержек УЗ импульсов, распространяющихся нормально к поверхности проката и поляризованных перпендикулярно и вдоль НП соответственно. Метод реализуется с помощью УЗ контактного прозвучивания с применением ПЭП по ГОСТ 26266, что снижает эффективность его реализации по сравнению с ЭМА технологией. Преимуществом акустического метода НК с применением ЭМА аппаратуры является:

возможность контроля всех видов электропроводящих металлов и сплавов;

широкий диапазон температуры объектов контроля;

исключение процесса подготовки поверхности объекта контроля к измерению;

возможность сканирования поверхности объекта контроля в процессе измерений;

повышение точности измерений благодаря корреляционной обработке сигналов;

высокая локальность измерения анизотропии проката .

Выводы

1. Выполненные исследования акустической анизотропии проката показали ее связь с такими физическими и механическими характеристиками как коэффициент Пуассона и штампуемость, что позволяет сделать вывод о целесообразности использования результатов измерения анизотропии для управления технологическим процессом производства качественного листового проката .

2. Разработанные метод и ЭМА преобразователи позволили исследовать параметры проката (листов, лент и труб) из сплавов алюминия, латуни, титана, углеродистой и нержавеющей стали в широком диапазоне толщин и с различной степенью анизотропии при одностороннем доступе в производственных условиях .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Амбарцумян С. А. Теория анизотропных пластин (прочность, устойчивость и колебания). М.: Наука, 1967. С. 268 .

2. Ашкенази Е. К., Ганов Э. В. Анизотропия конструкционных материалов:

Справочник. Л.: Машиностроение, 1980. С. 247 .

3. Лифшиц Б. Г., Крапошин В. С., Линецкий Я. Л. Физические свойства металлов и сплавов. М.: Металлургия, 1980. 320 с .

4. Аверкиев Ю. А., Аверкиев А. Ю. Технология холодной штамповки:

Учебник для вузов по специальностям «Машины и технология обработки металлов давлением» и «Обработка металлов давлением». М.: Машиностроение, 1989. 304 с.: ил .

5. Матюк В. Ф. Состояние неразрушающего контроля штампуемости листового проката // Неразрушающий контроль и диагностика. 2012. № 3. С. 15 – 42 .

6. Никифоренко Ж. Г., Бобров В. Т., Авербух И. И. Распространение волн Лэмба в анизотропных листах // Дефектоскопия. 1972. № 5. С. 56 – 63 .

7. Заборовский O. P., Бобров В. Т., Коряченко В. Д., Бобренко B. М .

Ультразвуковой способ измерения анизотропии: А.с. № 493729 // БИ. 1975. № 44 .

8. Никифоренко Ж. Г., Бобров В. Т., Веремеенко С. В. Ультразвуковой контроль анизотропии механических свойств холоднокатаной листовой стали // Заводская лаборатория. 1977. № 2. С. 209 – 212 .

9. Самокрутов А. А., Бобров В. Т., Шевалдыкин В. Г., Козлов В. Н., Алехин С. Г., Жуков А. В. Исследование анизотропии проката и ее влияния на результаты акустических измерений // Контроль. Диагностика. 2003. № 11. С. 6 – 8, 13 – 19 .

10. Самокрутов А. А., Бобров В. Т., Шевалдыкин В. Г., Козлов В. Н., Алехин С. Г., Жуков А. В. ЭМА толщиномер для авиакосмической промышленности // XVI Российская научно-техническая конференция «Неразрушающий контроль и диагностика». Санкт-Петербург, 2002. Труды конференции. Доклад 4.5.38 .

С. 48 .

11. Самокрутов А. А., Бобров В. Т., Шевалдыкин В. Г., Козлов В. Н., Алехин С. Г., Жуков А. В. Применение ЭМА толщиномера А1270 для контроля проката из алюминиевых сплавов // В мире неразрушающего контроля. 2002. № 4 .

С. 24 – 27 .

12. Самокрутов А. А., Шевалдыкин В. Г., Бобров В. Т., Алехин С. Г., Козлов В. Н. ЭМА преобразователи для ультразвуковых измерений // В мире неразрушающего контроля. 2008. Т. 40. № 2. С. 22 – 25 .

13. Бобров С. В. Диаграммы направленности прямых ЭМАП для возбуждения сдвиговых волн с горизонтальной поляризацией // Контроль. Диагностика .

2012. № 8. С. 51 – 56 .

14. Авт. свид. № 795173 СССР. Способ ультразвукового контроля качества листового проката / Ж. Г. Никифоренко, В. Т. Бобров, опубл. 23.12.82. Бюл. № 47. 8 с .

15. Алехин С. Г., Самокрутов А. А., Бобров В. Т., Бобров С. В., Сергеев К. Л. Моделирование магнитных систем ЭМА-преобразователей для возбуждения ультразвуковых волн // Контроль. Диагностика. 2013. № 7. С. 12 – 18 .

16. Самокрутов А. А., Бобров В. Т., Шевалдыкин В. Г., Алехин С. Г., Козлов В. Н. Акустические методы и средства исследования напряженнодеформированного состояния металла конструкций и сооружений // В мире неразрушающего контроля. 2005. № 1. С. 22 – 26 .

17. Shevaldykin V. G., Bobrov V. T., Alekhin S. G. EMA transformation in pulsed magnetic field and its use in portable instruments for acoustic measurements .

16th World Conference on Nondestructive Testing. Montral, Canada. August 30 – September 3, 2004. Р. 12 .

18. Bobrov V., Samokrutov A., Shevaldykin V. Electromagnetic-Acoustic Transducers for in-Service Manual Testing of Heated Objects. 17th World Conference

on Nondestructive Testing, 25 – 28 Oct 2008, Shanghai, China. URL:

http://www.ndt.net/article/wcndt2008/papers/79.pdf .

19. Патент 2334981 С1 РФ. Электромагнитно-акустический преобразователь / А. А. Самокрутов, В. Т. Бобров, В. Г. Шевалдыкин, С. Г. Алехин, В. Н. Козлов. Опубл. 27.09.2008. Бюл. № 27. 6 с .

20. ГОСТ Р 55805–2013. Контроль неразрушающий. Акустический метод контроля текстуры листового проката. Общие требования. М.: Стандартинформ,

2014. 10 с .

РЕНТГЕНОВСКИЙ КОМПЛЕКС

УГЛУБЛЕННОГО ВХОДНОГО ДОСМОТРА «РУБЕЖ–2014»

Буклей А.А., Паршин И.А .

ООО «Флэш электроникс»

Данный комплекс основан на анализе обратно рассеянного рентгеновского излучения, что обеспечивает получение изображений предметов под одеждой любого типа при малой дозовой нагрузке не более 30 нЗв и длительности сканировании 4 с. В комплексе также используются рентгеновские преобразователи в виде плоских панелей детектирования, обладающие высокими разрешением, контрастной чувствительностью и производительностью .

Области применения комплексов входного досмотра:

обеспечение безопасности на объектах транспортной инфраструктуры и досмотр багажа и личных вещей пассажиров, персональный досмотр пассажиров;

обеспечение безопасности в местах проведения массовых мероприятий, обеспечение безопасности учреждений и организаций, выявление предметов, запрещенных к вносу/выносу на специальных и режимных объектах;

обеспечение безопасности объектов государственной охраны и других охраняемых лиц;

досмотр корреспонденции, посылок, сувениров и других предметов, поступающих в адрес охраняемых лиц .

Рентгеновский комплекс персонального досмотра «РУБЕЖ-ПЧ»

Рис. 1. Рентгеновский комплекс персонального досмотра «РУБЕЖ-ПЧ»

Комплекс обеспечивает получение изображений предметов под одеждой любого типа при малой дозовой нагрузке на объект контроля (не требуется согласие досматриваемого человека и с регистрацией персональной дозы облучения), с высоким качеством изображения (даже для людей с большими физическими размерами), при компактном размещении .

–  –  –

Основные характеристики сканера человека: длительность сканирования 4 с, размер зоны контроля 7502000 мм, разрешение по одиночному стальному/медному проводу 0,5 мм, доза облучения за цикл сканирования не более 30 нЗв, требуемая для размещения площадь 21401300 мм .

Основные характеристики досмотрового бокса: время получения изображения 3 с, размер зоны контроля 424353 мм, разрешающая способность 3,6 п.л./мм, разрешение файла изображения 30722056 пикс., разрешение по одиночному стальному/медному проводу 50 мкм, просвечивающая способность по стали 16 мм, внутренние размеры досмотрового бокса 453410400 мм .

Рис. 3. Сканер человека

–  –  –

В последние годы в нашей стране стали появляться малогабаритные передвижные технические средства, позволяющие проводить рентгенодиагностические исследования в неспециализированных условиях, например «на дому» у пациента.

Однако юридическая составляющая, обосновывающая проведение исследований в домашних условиях, пока не определена:

нет соответствующих нормативных документов, не разработана стандарты исследования .

Анализ сложившейся медицинской практики показывает, что основными показаниями к проведению рентгенодиагностических исследований в домашних условиях является следующее:

соматически «тяжелые» возрастные пациенты, не способные самостоятельно добраться до поликлиники при подозрении на пневмонию, переломы конечности и т.д.;

финансово обеспеченные граждане, не желающие стоять в очереди на прием в районную поликлинику, и поэтому выполняющие контрольные исследования, например, для диагностики и контроля оценки воспалительного процесса легких или динамики заживления переломов « на дому» .

Однако следует подчеркнуть, что в целом ряде случаев рентгеновская съемка в неспециализированных условиях не может рассматриваться как метод окончательной диагностики, поскольку возникают определенные ограничения при выполнении подобных исследований:

по габаритам и весу рентгеновского аппарата, системы визуализации рентгеновского изображения и, самое главное, штативного устройства;

по величине экспозиционной дозы рентгеновского излучения;

по суммарной потребляемой электрической мощности .

Очевидно, что использование традиционных стационарных штативных устройств, обеспечивающих позиционирование рентгеновского аппарата относительно пациента в домашних условиях невозможно. Поэтому используются переносные штативы или производится съемка без использования штатива – «с руки». Следовательно, особо важное значение приобретает вопрос обеспечения радиационной безопасности для персонала, проводящего исследование, и для окружающих, которые также могут участвовать в исследовании, например при укладке больного. Однако использовать стационарные средства защиты от неиспользуемого рентгеновского излучения, также как и удалить окружающих на безопасное расстояние в домашних условиях, практически невозможно. Поэтому необходимо применять такие методики проведения рентгеновской съемки, которые позволяют существенно снизить экспозиционную дозу излучения по сравнению со съемкой стационарными аппаратами. В этом случае чрезвычайно важным является получение удовлетворительного качества изображения, достаточного для принятия решения по наличию или отсутствию патологии .

Практически всем перечисленным требованиям к организации и проведению рентгенодиагностических исследований в домашних условиях удовлетворяет методика микрофокусной рентгенографии [1].

Ее основными отличительными особенностями являются:

использование рентгеновских аппаратов с размером фокусного пятна рентгеновской трубки менее 0,1 мм;

увеличение в 1,5 – 2 раза напряжения на рентгеновской трубке и уменьшение в 3 – 5 раз фокусного расстояния по сравнению с методикой стандартной рентгенографии [2, 3] .

Кроме того, специальные исследования показали, что микрофокусная рентгенография позволяет существенно снизить требования к величине динамической нерезкости на получаемых изображениях [4] .

Для оценки диагностических возможностей конкретной методики рентгенографии введено понятие «просвечивающая способность», которая характеризуется мощностью источника рентгеновского излучения, используемого для реализации этой методики в какой-либо области медицины .

Сравнить просвечивающие способности микрофокусной и стандартной методик рентгенографии при проведении рентгенодиагностических исследований в нестационарных условиях позволяет отношение мощностей Р1 и Р2, подводимых к мишени рентгеновской трубки для съемки одного и того же объекта по этим методикам в соответствующих аппаратах, при условии получения необходимого качества изображения:

P1 = .

P2 Практика показывает, что по просвечивающим возможностям при использовании цифровых систем визуализации рентгеновского изображения методика микрофокусной рентгенографии по самым скромным оценкам на порядок и более превосходит методику стандартной рентгенографии [5] .

На рисунке 1 представлен первый отечественный рентгеновский аппарат в портативном исполнении семейства «ПАРДУС», который с успехом может быть использован для проведения рентгенодиагностических исследований в немпециализированных условиях .

В качестве примера на рис. 2 показаны рентгеновские снимки взрослого пациента, полученные в нестационарных условиях .

Режимы съемки: напряжение 65 кВ, ток – 0,15 мкА, время съемки 0,3 с, фокусное расстояние 200 мм, приемник изображения – экран с фотостимулируемым люминофором .

Рис. 1. Первый отечественный портативный рентгеновский аппарат семейства «ПАРДУС»

Рис. 2. Примеры рентгеновских снимков, полученных в нестационарных условиях

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Микрофокусная рентгенография в медицинской диагностике / Н. Н. Потрахов, А. Ю. Грязнов. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2012. 121 с .

2. Потрахов Е. Н. Микрофокусная рентгенография – инновационная технология медицинской диагностики // Медицинская техника. 2012. № 5. С. 44 – 47 .

3. Мазуров А. И., Потрахов Н. Н. Пространственная разрешающая способность цифровых рентгеновских аппаратов // Биотехносфера. №3(33), С. 26 – 28 .

4. Потрахов Н. Н., Мазуров А. И., Васильев А. Ю. Микрофокусная рентгенография в медицинской диагностике // Променева діагностика, променева терапія .

2011. Вып. 3–4. С. 124 – 128 .

УДК 629.039.58

СИСТЕМА СОПРОВОЖДЕНИЯ И ОПТИМИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ

ЖИЗНЕННЫМ ЦИКЛОМ ЭНЕРГОБЛОКА ОТ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

ДО ВЫВОДА ИЗ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Васильев С. И., Кузелев Н. Р .

ЗАО «НИИИН МНПО «Спектр», Москва Аннотация. В Росэнергоатоме и его филиалах, а это все АЭС России, действует единая система корпоративного управления. Появилось деление по видам работ, удалось сконцентрировать людские и материальные ресурсы в каждом из дивизионов, увеличить объем выполняемой ими работы. Все эти действия направлены на обеспечение безопасной эксплуатации АЭС в течение всего периода, а это уже 60 лет. Что будет с атомной энергетикой к 2050 г.? По мнению гендиректора ГК «Росатом» Сергея Кириенко, доля атомной энергетики в мире к середине XXI в .

составит около 30 % .

Ключевые слова: Средства контроля и диагностики, корпоративное управление, поставки для АЭС, датчики контроля .

За последние десять лет российская атомная отрасль достигла создания портфеля зарубежных заказов на 10 лет вперед в объеме, превышающем $100 млрд. Благодаря энергичному руководству Кириенко и незыблемому доверию к нему со стороны Владимира Путина Росатом достиг впечатляющих высот. И это для Росатома не предел. Учитывая почти двукратное падение цен на нефть по сравнению с прошлыми годами и то, что по прогнозам они останутся на этом уровне до 2020 г., Росатом нацелен переквалифицироваться из потребителя бюджетных средств в образец государственного корпоративного управления .

Этому будет способствовать применение Россией замкнутого топливного цикла, благодаря создаваемым новым предприятиям по переработке топлива, а также предприятиям, производящим смешанное уран-плутониевое оксидное топливо. А так же текущие достижения. АЭС Бушер в Иране, несмотря на неблагоприятные условия и финансовые потери, запущена в эксплуатацию. Целый парк реакторов РБМК получил второе дыхание благодаря уникальной технологии восстановления ресурсных характеристик графита» [1] .

За 10 лет в атомной отрасли были консолидированы различные направления, созданы новые дивизионы: инжиниринговый и машиностроительный. Создание различных дивизионов в Росатоме позволило выстроить четкую организационную структуру всей корпорации. Эффективность этой работы уже почувствовали на себе западные конкуренты .

Появилось деление по видам работ (рис. 1), удалось сконцентрировать людские и материальные ресурсы в каждом из дивизионов, увеличить объем выполняемой ими работы. Стоит также отметить, что дивизионная схе

<

Рис. 1. Деление по видам работ обеспечения атомной энергетики

ма позволила структурировать расходы и доходы Росатома, оптимизировать использование бюджетных средств, создать прозрачную и понятную систему закупок корпорации [2] .

Кардинально изменилось положение российского ядерного топлива на мировом рынке. Уже в 2010 г. Топливная компания Росатома «ТВЭЛ» полностью вытеснила Westinghouse с европейского рынка ядерного топлива для реакторов российского дизайна (рис. 2). Сейчас АО «ТВЭЛ» поставляет ядерное топливо на 78 (из 440) энергетических реакторов. Было организовано производство топлива ТВС-КВАДРАТ собственной разработки для

Рис. 2. Компетенции ТК «ТВЭЛ»

блоков PWR западного дизайна. В 2014 г. пилотная партия ТВС-КВАДРАТ была изготовлена, поставлена и после получения разрешения от государственного надзорного органа загружена в реактор PWR европейской компании для опытно-промышленной эксплуатации [3] .

Постепенно возрождается атомная наука, хотя еще очень многие вызовы по-прежнему стоят перед Росатомом в этой сфере. Атомная отрасль всегда отличалась наукоемкостью и приоритетом безопасности. Последние 10 лет шло последовательно реформирование предприятий и систематизация направлений развития .

В середине 2000-х гг. научный комплекс атомной отрасли систематически недофинансировался. Средняя заработная плата ученых составляла порядка 18 тыс. руб., что приводило и к достаточно высокому среднему возрасту научных работников (54 года) .

В 2011 г. была создана Управляющая организация АО «Наука и инновации». В ее состав вошли 13 НИИ, их финансовые блоки имели централизованное подчинение, что позволило добиться финансовой прозрачности .

Уже в 2014 г. объем финансирования НИОКР в Росатоме достиг уровня 4,5 % от выручки (это вполне сравнимо с крупными мировыми компаниями). Выросла средняя заработная плата, начал снижаться средний возраст ученых .

Промышленность и топливно-энергетический комплекс Российской Федерации сегодня проходят испытание комбинацией негативных воздействий – политических, экономических, социальных, информационных, физических. Я хотел бы отметить пример сугубо положительной, результативной работы в сфере контроля, диагностики и безопасной эксплуатации сложнейших объектов. Это область, где успехи в направлении создания новых средств и методов НК и ТД очевидны и не могут не радовать. Именно в атомной отрасли, где вопросам безопасности уделяется особе внимание, НК и ТД приобрели статус приоритетного направления развития .

Мы входим в новый этап развития и готовы к большой и плодотворной работе по организации новых научных исследований и созданию современных средств НК, а также их производства в сложившихся условиях .

C каждым годом у нас в России наука будет все более и более востребована обществом, разработки наших специалистов будут быстрее доходить до потребителей, что, в свою очередь, не только полностью обеспечит необходимый уровень качества и безопасности эксплуатации сложных объектов техники, но и значительно повысят его .

Уже сейчас внимательно изучаются различные аспекты диагностики и прогноза чрезвычайных ситуаций, на основе которых формулируются оптимальные требования к системам и средствам контроля, определяются экономически и технически целесообразные пути их реализации, при минимизации номенклатуры изделий приборостроения [4]. Научные достижения в изучении различных состояний твердого тела, динамики движения жидкостей и газов, плазменной формы материи, физико-химических свойств веществ, энергетических преобразований, нестационарных полей, колебаний и излучений позволяют не только находить новые принципы действия приборов, но и повышать точность, надежность и экономичность важнейших изделий приборостроения, систематически обновлять их номенклатуру .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кузелев Н. Р. Ядерно-физические методы и средства неразрушающего контроля для атомной промышленности // Контроль. Диагностика. 2014. № 3 .

С. 95 – 97 .

2. Кузелев Н. Р. Международный форум поставщиков «АТОМЕКС 2015» // Территория NDT. 2016. Январь–март. С. 24 – 26 .

3. Годовой отчет 2014 ТВЭЛ: краткая версия. 122 с .

4. Кузелев Н. Р. Проблемы безопасности не решить без методов и средств НК и ТД // Точка опоры. 2016. № 208. C. 18–19 .

–  –  –

В рамках форума «Территория NDT» 04.03.2016 г. проходил круглый стол «Неразрушающий контроль в строительстве», на котором были заслушаны восемь сообщений. На заседании присутствовали более 30 специалистов. Традиционно считалось, что в строительстве НК не играет такой же роли, как в промышленности. Однако в последнее время это мнение существенно меняется в связи с большими объемами строительства и необходимостью повышения его качества из-за появления новых материалов, методов соединения деталей и технологий. Об этом свидетельствует расширение списка конференций и специальных секций на эту тему, широкое развитие средств мониторинга конструкций и прогнозирования их остаточного ресурса. Рассмотрим кратко результаты докладов и их обсуждений на круглом столе .

В докладе д-ра техн. наук В. Г. Шевалдыкина «Ультразвуковая томография (УТ) бетона» изложены принципы нового метода изучения бетона путем реконструкции его внутренней структуры по результатам сканирования ультразвуковыми преобразователями методом ФР. Цели, преследуемые разработками по УТ, распространяются на контроль конструкций с большими объемами бетона: мосты, тоннели, градирни, аэродромы, перекрытия мостов, колонны, ригели, и др. Основные задачи состоят в следующем: визуализация внутренней структуры, измерение толщины конструкции, оценка диаметра арматуры и ее состояния, обнаружение полостей в каналах с силовой арматурой, поиски диэлектрических каналов, обнаружение задонных полостей. Условие применения: односторонний доступ к объекту. Особенности УЗ контроля бетона: диапазон частот 20…150 кГц, размеры дефектов и расстояния до них соизмеримы с длиной волны, нестабильный акустический контакт, акустический шум бетона. Пространственная корреляция структурного шума может быть даже отрицательной при определенных расстояниях между точками приема, но радиус корреляции примерно равен половине длины поперечной волны. Принцип сканирования комбинационно-cинтезированная апертура (C-SAFT). Преимущество C-SAFT перед SAFT – в q раз большее отношение С/Ш .

Разработано около десятка преобразователей 25…200 Кгц с сухим точечным контактом. Есть также 44 и 36-элементные АР (411 и 66), продольные волны 100 кГц, жидкостный контакт (рис. 1). Получаемые томограммы – В, С и D типа .

Рис. 1. УЗ томографы А-1230 и А-1040

Показано, что в современных условиях эхотомография – наиболее информативный способ дефектоскопии бетона. Минимальные размеры обнаруживаемых полостей ограниченыкрупностью заполнителя. Возможности обнаружения: в бетоне М400 на глубинах до 500 мм, сфера диаметром 30 мм; цилиндр диаметром 15 мм .

В докладе д-ра техн. наук, проф. В. А. Клименова (Томский ГАТУ и Томский НИ политехнический университет) рассмотрены методы НК при разработке новых материалов и конструкций, при экспертизе и обследовании зданий и сооружений. По существу, это обзорная работа, основанная на огромном опыте докладчика в этой области.

В том числе рассмотрены:

новые легкие бетоны (пенобетоны); стеклокомпозиты (арматура); углекомпозиты (арматура, лента, ламели). А также бетонные конструкции с неметаллической арматурой; клееные деревянные конструкции с углеродными прослойками, сварные конструкции и возможность замены сварных соединений арматуры на соединительные обжимные втулки. В связи с появлением новых материалов и конструкций возникают новые проблемы их НК, в том числе, нетрадиционными методами. Среди последних подробно описаны:

компьютерная томография;

трансмиссионная рентгеновская томография с конической геометрией пучка позволяет исследовать объекты и материалы с разрешением 100 мкм и выше;

интеллектуальная обработка данных томограмм с характеристикой внутренней структуры объекта;

цифровая рентгенография, контроль соединений арматуры;

контроль соединительных втулочных соединений неразрушающим методом, регистрация данных с помощью Remote RadEye 200;

УЗ томография с определением толщины конструкции и расположения арматуры;

контроль теплотехнических и акустических характеристик зданий;

определение воздухопроницаемости ограждающих конструкций;

измерения индекса изоляции воздушного и ударного шума;

измерение горизонтальных и вертикальных ускорений и перемещений отдельных точек фундамента при циклическом динамическом воздействии пьезоэлектрическими акселерометрами .

Практическое применение всех рассмотренных методов иллюстрировано конкретными примерами .

Большой интерес вызвал доклад проф. Ю. Шрайбера (ФРГ), в котором рассмотрен уникальный случай исследования усталостной деградации больших объемов металла реактора крекинга нефти на Мозырском нефтеперерабатывающем заводе (Беларусь) с помощью неразрушающего метода акустической эмиссии и последующего металлографического и магнитошумового методов исследования отдельных деталей реактора. При этом использовался новый фрактальный анализ магнитного шума, дающий информацию об усталостной деградации металла. Все использованные методы контроля независимо подтвердили наличие недопустимых изменений металла, не позволяющими его дальнейшую эксплуатацию .

Доклад проф. В. Венгриновича (Беларусь) посвящен анализу новых методов НК в строительстве, рассмотренных на международной конференции «НК в строительстве», проходившей в Берлине 3 – 5 сентября 2015 г .

Указано, что широкое распространение получили различные эхо-методы, состоящие в анализе колебательных спектров эхо-сигналов, в результате ударного воздействия на конструкцию. Эти методы автоматизируются с целью стабилизации ударного воздействия и анализа сигналов отклика .

Также широкое распространение получили методы ультразвуковой томографии, получившие развитие, главным образом, за счет аппаратуры российской компании «Акустические контрольные системы». Также следует отметить применение большой номенклатуры радаров (Ground Penetration Radar, GPR), работающих в различных частотных диапазонах, от акустического до микроволнового. Наиболее современные радарные системы предоставляют на выходе информацию в виде 3D изображений и используются для обследования глубоких дорожных покрытий и железо-бетонных изделий. Большое внимание уделено мониторингу строительных конструкций и сооружений, датчикам, системам передачи данных и методам обработки. Представлены также методы обследования свайных конструкций, вантовых конструкций, мостов, высотных зданий, деревянных конструкций. Методы акустической эмиссии, УЗК, микроволновая дефектоскопия и эхо-метод занимают ведущее место в НК в строительстве .

Проблема «Прогнозирования прочности бетона в процессе твердения при помощи метода акустической эмиссии» изложена в одноименном докладе В. А. Барата (ООО «Интерюнис-ИТ», Москва). Анализируются возможности современных, в том числе, разрушающих методов: ударного импульса, упругого отскока, пластической деформации, отрыва со скалыванием, скалыванием ребра, УЗК. Показано, что большие перспективы имеет акустическая эмиссия (АЭ) – пассивный метод контроля, который представляет собой явление генерации волн напряжений, вызванных внезапной перестройкой в структуре материала. Применяется для: получения информации о структуре бетона, получение информации о свойствах бетона, определения механизмов зарождения трещин, анализа цементной смеси на стадии твердения. Для большинства составов все III стадии твердения можно наблюдать в первые сутки. Следовательно, примерное время прогнозирования – 24 ч. Измерения проводятся для самой конструкции, а не для контрольного образца. В докладе выделены информативные параметры акустико-эмиссионных данных, коррелирующие с финальной прочностью бетона; выведена предварительная эмпирическая модель, позволяющая прогнозировать прочность бетона .

В докладе проф. М. Б. Бакирова и В. А. Муранова «Управление ресурсными характеристиками зданий и сооружений АЭС на основе многопараметрического on-line мониторинга фактической нагруженности» излагается опыт Центра Материаловедения и Ресурса (ООО «НСУЦ «ЦМиР») показано, что оценка технического состояния строительных конструкций очень важна для обеспечения безопасной эксплуатации АЭС на сверх проектном сроке эксплуатации (более 30 лет). Разработан новый методический подход оценки остаточного ресурса. Он состоит в проведении расчетного анализа с целью определения наиболее нагруженных зон, проведении лазерного сканирования с целью получения фактических геометрических размеров (изнутри и снаружи); проведении тепловизионного контроля совместно с лазерным сканированием с целью обнаружения дефектов по всей площади строительных конструкций; проведении on-line мониторинга строительных конструкций с целью получения данных о термосиловой нагруженности строительных конструкций; верификации расчетной модели и выполнении поверочных расчетов с учетом результатов проведенного обследования, оценки остаточного ресурса строительных конструкций .

Данная методика была одобрена экспертами МАГАТЭ и вошла в качестве рекомендаций в руководящий документ МАГАТЭ по управлению старением железобетонных конструкций: NP-T-3.5 «Ageing Management of Concrete Structures in Nuclear Power Plants», 2016 .

В совместном докладе международной группы авторов из РФ (М. Б. Бакиров), США, Австрии, Венгрии, Канады, Финдляндии «Управление старением бетонных структур на атомных ядерных станциях (NPP)» описаны основные усовершенствования нового документа (NP-T-3.5) и приведены новые производственные данные по обеспечению целостности бетонных структур во время различных фаз создания NPP: проектирование, производство, эксплуатация (включая долговременную), продление ресурса и вывод из эксплуатации. Подробности в трудах конференции: SMiRT-23, Manchester, United Kingdom – August 10 – 14, 2015, Division VIII. Ageing Management of Concrete Structures in Nuclear Power Plants. J. Moore, J. Tcherner, D. Naus, M. Bakirov, J. Puttonen, I. Mga .

КВАЗИ ВОЗДУХОЭКВИВАЛЕНТНАЯ ИОНИЗАЦИОННАЯ КАМЕРА

ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ РАДИАЦИОННОГО ВЫХОДА

РЕНТГЕНОТЕРАПЕВТИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

Владимиров Л. В., Козлов А. А., Артемьев И. Б .

ЗАО НИИИН МНПО «СПЕКТР»

Современные рентгенотерапевтические аппараты для близкофокусной и дистанционной терапии охватывают диапазон анодных напряжений от 10 до 250 кВ. При этом, фильтрация излучения изменяется от собственной фильтрации выходного окна рентгеновской трубки ~0,7 мм Ве при Ua = = 10 кВ и до 4 мм Cu при Ua = 250 кВ .

Целью данной работы было создание проходной ионизационной камеры для регистрации терапевтической дозы и мощности дозы в широком диапазоне энергий тормозного излучения. При этом камера, установленная на выходе излучателя, не должна влиять на характеристики тормозного спектра излучения, особенно при низких значениях напряжения генерирования излучения и отсутствии дополнительной фильтрации .

Данная цель была достигнута за счет создания проходной плоскопараллельной ионизационной камеры с электродами из Al – C, и отверстием в ее центре, что обеспечивало регистрацию тормозного излучения в заданном диапазоне энергий, при этом материал и толщина стенок камеры не влияли на спектр и интенсивность рабочего пучка во всем диапазоне энергий используемых в рентгенотерапии .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Владимиров Л. В., Горра C. Г., Кантер Б. М., Козлов А. А., Копанев Ю. Н., Лыгин В. А., Рябкин А. Н., Рябочко И. М. Проходная ионизационная камера для мониторинга мощности дозы рентгенотерапевтического аппарата // Медицинская техника. 2012. № 2. С. 8 – 10 .

2. Владимиров Л. В., Горра C. Г., Кантер Б. М., Козлов А. А., Лыгин В. А., Рябкин А. Н., Рябочко И. М. Аппарат для рентгенотерапии «Рентген-ТА 150/10» // Медицинская техника. 2010. № 5. С. 32 – 37 .

3. Klyuev V. V., Muzhitskiy V. F., Gorkunov E. S., Scherbinin V. E., et al .

Nondestructive Testing. Handbook: In 8 volumes / Edited by V. V. Klyuev. V. 1:

in 3 books. Moscow, 2010. X-ray testing .

4. Особенности проектирования систем автоматического экспонирования для рентгеновских аппаратов медицинской диагностики / Л. В. Владимиров, А. А. Козлов, И. Б. Артемьев // Сб.: Проблемы взаимодействия ВУЗов, НИИ и РАН по подготовке инженерных и научных кадров по неразрушающему контролю и технической диагностике ЗАО «НИИИН МНПО «Спектр». 2015. С. 102 – 108 .

ПРИМЕНЕНИЕ ДОПЛЕРОВСКИХ СИСТЕМ

АКУСТИЧЕСКОГО, РАДИО И ОПТИЧЕСКОГО ДИАПАЗОНОВ

ДЛЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ

КОНСТРУКЦИЙ АТОМНОЙ ОТРАСЛИ

Гетманов В. Г., Фирсов А. А .

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Аннотация. Промышленные объекты атомной отрасли и экспериментальные установки для изучения физики частиц относятся к объектам повышенной опасности и специального контроля. Решение большого количества задач неразрушающего контроля (НК) механических конструкций данных объектов может быть выполнено на основе оценивания относительных координат (микроперемещений, вибраций) и скоростей элементов конструкций (например, трубопроводов, кожухов турбин и т.д.) в виде функций времени .

Оценки функций относительных координат и скоростей, вычисляются в подсистеме первичной обработки); далее эти оценки поступают в подсистему вторичной обработки для возможного вычисления спектров и реализации соответствующих правил принятия решений по контролю .

–  –  –

Предлагается сведение сформулированной вариационной задачи оценивания к задаче двухэтапного нелинейного программирования .

Для этого на первом этапе на (0, tf) вводятся локальные интервалы (tj = 1, tj), j = 1, …, m, m – число локальных интервалов, t0 = 0, tm = tf, и локальные аппроксимационные модели для доплеровской скорости в виде функций известного вида vd(cj, t), где cj – вектор локальных параметров .

На локальных интервалах предлагается формирование локальных функционалов:

–  –  –

2. Wilfinger R., Lettry J., Fabich A., Aiginger H., Poljanc K., Catherall R., Eller M. Proton Induced Thermal Stress-Wave Measurements Using a Laser Doppler Vibrometer. The European Physical Journal Special Topics. 2007. Vol. 150. No. 1 .

Pp. 373 – 378 .

3. Гетманов В. Г., Фирсов А. А. Апроксимационные алгоритмы оценивания виброскоростей для доплеровских систем акустического, радио и оптического диапазонов // XX Всерос. конф. по неразрушающему контролю и технической диагностике: тезисы докладов. М.: Издательский дом «Спектр», 2014. С. 347 – 350 .

4. Гетманов В. Г. Цифровая обработка нестационарных колебательных сигналов на основе локальных и сплайновых моделей. М.: НИЯУ МИФИ, 2010. 292 с .

–  –  –

Современная концепция обслуживания высоковольтного оборудования предусматривает отказ от периодических испытаний повышенным напряжением и планирование мероприятий по поддержанию его работоспособности на основе информации о реальном техническом состоянии, полученной с использованием современных систем. По данной теме было заслушано пять докладов и обсуждена практика организации диагностических работ для оценки состояния кабельных линий и планирования их замены и обслуживания .

Обсуждалось переносное испытательное оборудование для обслуживания энергосистем. Предложен, в частности, переносной прибор для проведения испытаний постоянным напряжением на кабелях и установках .

Диапазон напряжения находится в пределах 0…50/80/110 кВ. Достоверная идентификация кабеля перед монтажными работами необходима для абсолютной безопасности персонала. Для более простой и безопасной работы была разработана система для выбора кабеля CI, состоящая из генератора импульсного тока и приемника. С использованием специальной программы автоматически производится оценка всех параметров выбранного кабеля .

Для оценки состояния кабеля, обнаружения повреждений разработан единый прибор digiPHONE+NT, позволяющий осуществлять точную локализацию кабельных повреждений магнитно-акустическим методом и точную локализацию повреждений оболочки методом шагового напряжения .

Благодаря распознаванию выбранного датчика переключение в нужный режим работы происходит автоматически .

Большое внимание было уделено новому испытательному оборудованию и обсуждению эксплуатационных параметров. В частности, в последнее время разработаны: переносная испытательная система СНЧ CR-28 для испытания кабелей среднего напряжения до 60 кВ и уникальная комбинированная установка TDS NT для испытания и диагностики кабелей согласно DIN VDE 0276, в том числе затухающим переменным напряжением .

Этот метод особенно целесообразно использовать для приемосдаточных испытаний, поскольку только так можно однозначно определить качество монтажа гарнитур .

Более подробно обсуждались возможности современных мобильных электротехнических лабораторий. Так, электротехническая лаборатория АСТРА-MEGGER представляет собой программно-аппаратный комплекс, позволяющий максимально эффективно использовать измерительное оборудование, входящее в состав лаборатории. Мультиэкранное меню системы управления лабораторией обеспечивает контроль работы оборудования, анализ результатов измерений, подготовку протоколов. В совокупности возможно проведение испытания изоляции электротехнического оборудования подстанций повышенным выпрямленным напряжением и повышенным напряжением промышленной частоты; измерение параметров изоляции оборудования (тангенса угла диэлектрических потерь, сопротивления изоляции); измерение сопротивления обмоток трансформаторов; измерение потерь холостого хода силовых трансформаторов; измерение сопротивлений короткого замыкания силовых трансформаторов; измерение коэффициента трансформации. В результате автоматизации всех измерений повышается надежность работы всей лаборатории .

Много внимания на данном круглом столе было уделено опыту оказания услуг по диагностике кабельных линий классов напряжений 110 кВ и 220 кВ .

НАВЕДЕННАЯ АКТИВНОСТЬ

НА ЛИНЕЙНЫХ МЕДИЦИНСКИХ УСКОРИТЕЛЯХ И

ЕЕ ВКЛАД В ДОЗУ ОБЛУЧЕНИЯ ПЕРСОНАЛА

–  –  –

Во всем мире ежегодно растет количество людей с онкологическими заболеваниями. Одним из основных и активно развивающихся методов лечения этой нозологической группы является лучевая терапия, поэтому потребность в радиотерапевтических системах с линейными медицинскими ускорителями электронов очень велика. Одним из самых важных вопросов, который выходит на первый план является радиационная безопасность персонала и населения .

Особого внимания заслуживает проблема обеспечения радиационной безопасности медицинского персонала, постоянно работающего с системами для лучевой терапии с энергиями фотонного излучения более 10 МэВ .

В результате работы на таких энергиях в конструктивных элементах установки и вспомогательном оборудовании появляется наведенная активность, создающая повышенный уровень гамма-излучения. Нами были проведены измерения этой величины. На основании полученных дозиметрических данных, была рассчитана доза, которую может получить персонал во время укладки пациента. Измерения проводились на различных системах для лучевой терапии фирмы "Varian Medical Systems" и "Elekta Limited" при энергиях излучения от 6 до 18 МэВ. При энергиях 6 и 10 МэВ наведенная активность практически отсутствовала или была незначительной и быстро убывала со временем. При энергиях 15 и 18 МэВ мощности дозы гамма-излучения на рабочем месте у стола пациента через 1 мин после окончания облучения составили 13,1 и 17,2 мкЗв/ч, а через 8 мин – 4,0 и 5,6 мкЗв/ч соответственно. Остаточного нейтронного излучения при измерениях не обнаружено. Эти данные использовались для оценки вклада наведенной активности в индивидуальную дозу персонала .

Оценка дозы облучения персонала выполнялась для максимально неблагоприятных условий, когда все процедуры проводили при максимальной энергии, мощности дозы и времени пучка фотонного излучения в изоцентре. При расчете использовались следующие исходные данные: количество пациентов в смену – 25; время, которое персонал проводит в процедурной около ускорителя при подготовке пациента к процедуре и после ее окончания – 10 мин. Общее время, которое персонал проводит в течение года в процедурной у стола с пациентом и может подвергаться облучению от наведенной активности, составило 1042 ч. В результате получилось, что при энергии пучка 15 МэВ дополнительный вклад в индивидуальную дозу облучения персонала может достигать 7,1 мЗв, а при энергии 18 МэВ – 10,5 мЗв в год .

Наведенная активность обусловлена фотонейтронами, которые образуются под воздействием пучка фотонного излучения с энергией более 10 МэВ по реакции (, n). По последним данным продолжительность жизни свободного нейтрона в вакууме составляет 886,3 с 15 мин [1, 4]. В реальных условиях фотонейтроны будут испытывать сначала упругое рассеивание, при этом меняя направление движения и отдавая часть своей кинетической энергии ядрам отдачи, а после при неупругом рассеянии (радиационный захват) происходит испускание -квантов по обратной реакции (n, ). По результатам расчета из полученных экспериментальных данных период полураспада наведенной активности составляет около 4 мин. Сравнивая время жизни свободного нейтрона и период полураспада наведенной активности видно, что время жизни фотонейтрона в реальных условиях значительно меньше, поэтому величина мощности амбиентного эквивалента дозы быстро убывает со временем .

Действующие нормативные документы [2, 3] не требуют установления запретного периода по радиационному фактору. Вклад наведенной активности в дозу облучения персонала является существенным и его необходимо учитывать: либо при расчете допустимой мощности дозы на рабочих мест персонала, либо руководствуясь принципом оптимизации устанавливать время запретного периода на вход персонала в процедурную после завершения сеанса облучения. Мы считаем, что величина запретного периода должна быть не менее 4 мин .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Yue A. T., Dewey M. S., Gilliam D. M., Greene G. L., Laptev A. B., Nico J. S., Snow W. M., Wietfeldt F. E. Improved Determination of the Neutron Lifetime, Phys .

Rev. Lett. 111, 222501, 2013 .

2. СП 2.6.1.2612–10. Основные санитарные правила обеспечения радиационной безопасности (ОСПОРБ-99/2010). М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2010 .

3. СанПиН 2.6.1.2573–10. Гигиенические требования к размещению и эксплуатации ускорителей электронов с энергией до 100 МэВ. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2010 .

4. Klyuev V. V., Muzhitskiy V. F., Gorkunov E. S., Scherbinin V. E., et al .

Nondestructive Testing. Handbook: In 8 volumes / Edited by V. V. Klyuev. V. 1:

in 3 books. Moscow, 2010. X-ray testing .

ОСОБЕННОСТИ ОЦЕНКИ КВАНТОВОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ

РЕГИСТРАЦИИ ЦИФРОВЫХ ПРИЕМНИКОВ

РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ,

РАБОТАЮЩИХ В ДИНАМИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ

Зеликман М. И.1, Кручинин С. А.2 Кафедра лучевой диагностики, лучевой терапии и медицинской физики

ГБОУ ДПО РМАПО,

ООО «Конструкторское бюро РентгенТест»

В последние годы целый ряд российских лечебно-профилактических учреждений (ЛПУ) был оснащен цифровыми ангиографическими системами и хирургическими аппаратами с цифровыми приемниками рентгеновского изображения на основе твердотельных плоских панелей. Особенность приемников для систем рассматриваемых типов заключается в том, что они формируют цифровые рентгеновские изображения в динамическом режиме – до нескольких десятков изображений в секунду .

Для оценки эффективности работы цифровых приемников рентгеновского изображения используют обобщенную характеристику качества формируемых изображений – квантовую эффективность регистрации как функцию пространственных частот и дозы в плоскости приемника (DQE(u, v)). Методика определения этой характеристики для динамических систем представлена в ГОСТ Р МЭК 62220-1-3–2013 «Изделия медицинские электрические. Характеристики цифровых приемников рентгеновского изображения. Часть 1 – 3. Определение квантовой эффективности регистрации. Приемники, работающие в динамическом режиме получения изображений», который вступил в действие 1 января 2015 г. Данная методика имеет ряд существенных отличий от аналогичных методик, применяемых при испытаниях цифровых приемников рентгенографических систем для общей диагностики и маммографии (ГОСТ IEC 62220-1–2011«Изделия медицинские электрические. Характеристики цифровых приемников рентгеновского изображения. Часть 1. Определение квантовой эффективности регистрации» и ГОСТ Р МЭК 62220-1-2–2010 «Изделия медицинские электрические. Характеристики устройств для получения цифровых рентгеновских изображений. Часть 1–2. Определение квантовой эффективности регистрации. Детекторы, используемые при маммографии»). Основное из отличий заключается в том, что при испытаниях динамических систем обработке и анализу подлежат не отдельные зарегистрированные в процессе экспозиции цифровые рентгеновские изображения, а серии этих изображений. Причем, полученная оценка квантовой эффективности регистрации корректируется с учетом коэффициента корреляции парциальных изображений в серии .

В ООО «Конструкторское бюро РентгенТест» разработана специализированная программа для оценки квантовой эффективности регистрации цифровых приемников рентгеновского изображения, работающих в динамическом режиме, «DQE(u, v) Dynamic». Данная программа имеет Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ № 2011619659. Структурно пользовательский интерфейс реализован таким образом, что для каждого оцениваемого параметра (характеристики) или группы параметров (характеристик), которые могут быть оценены на основе обработки одной или нескольких зарегистрированных серий однотипных изображений, выделяется отдельное программное «окно» .

В «Настройках» задаются основные параметры для расчетов, среди них: размеры пикселя по координатам x и y, дискрет по частоте, определяющий шаг при формировании отчетов для функции передачи модуляции (MTF), спектра мощности шума (NPS) и квантовой эффективности регистрации, качество излучения, максимальный угол наклона тест-объекта «наклонный край», число разрядов квантования сигнала яркости в случае инвертирования яркости изображения – трансформации «негатив»–«позитив»

и т.п. Задаются также размеры областей для расчета функции преобразования, функции передачи модуляции, коэффициента корреляции парциальных изображений, спектра мощности шума, ошибок квантования. После осуществления настроек переходят к выбору функции, которую предстоит оценить, из списка: функция преобразования, функция передачи модуляции, спектр мощности шума и квантовая эффективность регистрации .

На рисунке 1 представлено «окно» программы для расчета спектра мощности шума и квантовой эффективности регистрации. Здесь же можно увидеть элементы управления, предназначенные для расчета коэффициента корреляции отдельных изображений из выбранной серии, оценки отношения DQE(u)/ DQE(v) и др .

Последовательность проведения испытаний с целью оценки DQE(u, v) динамических систем сводится к оценке:

функции преобразования по зарегистрированным сериям изображений «чистого поля», полученным при различных дозах (керма в воздухе) в плоскости приемника;

функции передачи модуляции по серии изображений тест-объекта «наклонный край»;

степени корреляции отдельных изображений в серии;

спектра мощности шума и квантовой эффективности регистрации .

Рис. 1. «Окно» программы для расчета спектра мощности шума и квантовой эффективности регистрации При «загрузке» серий изображений и проведении расчетов необходимо учитывать следующее: в программу вводится значение дозы, полученное в процессе регистрации всей серии изображений. Доза, приходящаяся на одно изображение, рассчитывается автоматически как частное введенной оператором дозы и количества изображений в серии. Также необходимо иметь в виду то, что при оценке степени корреляции отдельных изображений количество экспонированных (зарегистрированные при наличии экспозиции) и «темновых» (полученных без экспозиции) изображений в сериях должно совпадать .

На рисунке 2 в качестве примера представлены зависимости квантовой эффективности регистрации от пространственной частоты v при различных значениях дозы в плоскости приемника. Кривые получены для твердотельной панели на основе аморфного кремния, производства компании «Varian», установленной на ангиографическом комплексе «Infinix», производства компании «Toshiba». Размер приемника – 400300 мм, размер приемного элемента составляет 194 мкм по каждой из пространственных координат. Для расчета DQE использовались серии изображений, полученные при следующих условиях: частота регистрации парциальных изображеРис. 2. Характеристики DQE (v), полученные при различных значениях дозы в плоскости приемника (твердотельная панель на основе аморфного кремния, производства компании «Varian», из состава ангиографического комплекса «Infinix») ний – 10 кадров/с, длительность экспозиции для каждого парциального изображения (каждого импульса) – 12 мс, общее время импульсной рентгеноскопии – 10 с. Таким образом, каждая серия содержала по 100 изображений .

Представленное в работе программное обеспечение доказало свою эффективность и используется в настоящее время при проведении испытаний цифровых приемников рентгеновского изображения, работающих в динамическом режиме, как при проведении производственного контроля в лечебно-профилактических учреждениях, так и в процессе их разработки и производства на предприятиях-изготовителях рентгеновской техники .

АНАЛИЗ РИСКА АВАРИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОВ

НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ И

ТЕХНИЧЕСКОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

Иванов В. И.1, Мусатов В. В.2, Сазонов А. А.2 НИИИН МНПО «Спектр», 2ЗАО «ГИАП-ДИСТцентр»

Показано, что адекватные оценки техногенной безопасности невозможны без выполнения технического диагностирования. Участие неразрушающего контроля (НК) в оценке риска позволяет выполнить количественное определение риска аварии и придает импульс для использования новейших достижений НК и его дальнейшего развития .

В новых нормативных и методических документах, связанных с обеспечением промышленной безопасности, начиная с ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» [1], в качестве показателя промышленной безопасности используется величина риска аварии .

Практика использования существующих методик оценки риска аварии показывает существенный разброс результатов анализа. Был выполнен Европейский проект при координации Объединенным Центром Исследований Европейской Комиссии (Ispra) и Национальной Лабораторией Riso (Дания, 2002 г. [2]), который показал существенные расхождения в окончательных выводах относительно социального риска (рис. 1) .

Из рисунка 1 видна разница оценок социального риска достигающая 2 – 4-х порядков. Аналогичная критика надежности оценок современных методик количественной оценки риска аварии приведена в отечественной научно-технической литературе [3, 4] .

Используемые в настоящее время методики оценки риска имеют существенные принципиальные ограничения, связанные с использованием данных статистики аварий, которые для большинства технических устройств на ОПО либо трудно, либо невозможно установить. Статистика аварий содержит данные о свершившихся событиях. Тогда как более важно иметь информацию о текущем техническом состоянии объекта. Необходимо использовать информацию о техническом состоянии объекта, получае мую с применения комплекса методов неразрушающего контроля и технического диагностирования (НКТД) [5] .

Рис. 1. Оценки социального риска, выполненные семью командами [2] Анализ методов оценки риска показывает, что используемые методы дают, как правило, качественные (не количественные) результаты. Это связано со следующим .

1. При оценке риска аварии используют статистику отказов, которая относится к классу объектов, но не к конкретному объекту, безопасность которого оценивается .

2. Статистика аварий в большинстве случаев обладает ограниченной достоверностью. Статистические показатели обладают большими неопределенностями. Разброс числа отказов в течение года, например, для магистральных трубопроводов составляет порядка значения самих величин отказов [6] .

3. Статистика аварий не учитывает различий в состоянии конкретных объектов, игнорирует историю и условия эксплуатации (нагрузки: силовые, температурные, химические и т.д.). Статистика отображает прошлый опыт, который позволяет определить тенденции, но не ситуацию с конкретным объектом. Состояние конкретного объекта вынужденно оценивают экспертно введением коэффициентов, отражающий опыт экспертов, проводящих анализ [7] .

4. Оценка риска обладает неустойчивостью результатов, достигающих 2 – 4 порядка [2], поэтому этот анализ невозможно считать «измерением». При выявленных разбросах результатов невозможно отнести анализ к классу количественной оценки риска .

5. Отсутствуют однозначные алгоритмы, использование которых дает устойчивый результат. Методики оценки риска аварии составлены таким образом, что их применение различными специалистами и командами приводят к существенно (на порядки) различающимися результатам .

Тем не менее, использование существующих методик оценки риска аварии приносят большую пользу в повышении уровня промышленной безопасности, поскольку поднимает культуру эксплуатации оборудования ОПО, дисциплинирует производство, способствует снижению риска аварии .

Для оценки риска аварии конкретного объекта необходимо знать вероятность его разрушения. В результате обобщения влияния факторов неопределенности при расчетах прочности объекта с использованием методик ВМР, были получены зависимости вероятности разрушения различных объектов в зависимости от размеров дефектов [8]. На рисунке 2 (кривая 1) представлена зависимость вероятности разрушения корпуса атомного реактора (в логарифмических координатах) от размера дефекта a .

Таким образом, измерив с использованием НК размер дефекта, можно получить вероятности разрушения контролируемого объекта P(a). Оценивая P(a) с использованием измеренного размера дефекта необходимо принять во внимание ошибки измерения. Схема учета этих ошибок дана на рис. 2, б, где представлены зависимости P(a) (в логарифмических координатах – кривая 1 на рис. 2, б), кроме того, дополнительно зависимость вероятности разрушения корпуса реактора Р(a) (в линейных координатах) от размера дефекта a и вероятность P() того, что измеренный размер дефекта не превышает величины µ = 5 мм, где µ – среднее значение измеренного размера дефекта.

Если ошибки измерения распределены согласно нормального закона, вероятность того, что истинный размер дефекта – меньше, чем средняя величина определяется выражением:

1 a µ P (a ) = 1 1 + erf, (1) 2 2 2 где 2 – дисперсия измерения .

Рис. 2. Зависимость вероятности разрушения реактора ВВЭР P(a) (кривая 1), а также вероятность P() того, что измеренный размер дефекта не превышает µ = 5 мм (см. (1)) Следовательно, измерив глубину трещины, и используя погрешность измерения размеров дефекта, задаваемую вероятностью непревышения размера дефекта P() (рис.

2, б и выражение (1)), возможно оценить вероятность разрушения объекта, используя правило умножения вероятностей:

Pf = P() P(a). (2) Таким образом, выражение (2) позволяет оценить вероятность разрушения объекта с использованием измеренного размера дефекта, задаваемое калибровочной характеристикой с учетом погрешностей измерения .

Для применения описанного метода оценки вероятности разрушения объекта необходимо иметь калибровочную характеристику, связывающую истинный размер дефекта a и показания прибора. При использовании «традиционных (рутинных) методик измерения возникают существенные неопределенности. Однако использование современных средств и методик позволяет существенно уменьшить величины погрешностей измерения .

В результате чего ряд современных средств НК можно отнести к средствам измерения (дефектометрии) погрешность которых при контроле в производственных условиях не превышает нескольких десятков процентов .

На рисунке 3 приведены результаты измерения глубины дефекта с использованием экспертной ультразвуковой системы. При этом максимальный разброс показаний не превышал в худшем случае 2-х раз, т.е. погрешность измерений позволяет использовать результаты для оценки ресурса и вероятности разрушения с приемлемыми ошибками .

Рис. 3. Результаты измерения высоты дефектов. Экспертный УЗК [9]

Другим важным фактором, который может повлиять на оценку вероятности разрушения объекта, является вероятность обнаружения дефекта РoD. В случае обнаружения относительно большого дефекта оценка вероятности разрушения выполняется с использованием вышеупомянутой методики. Вероятность присутствия двух дефектов, каждый из которых существенно влияет на прочность объекта, незначительна. Как показано в [10], разрушение объекта обычно происходит в результате развития одной трещины максимального размера. Но представляя Р (или РoD) в координатах «Р … a/aс» (aс – критический размер дефекта, при котором объект разрушается) или в координатах «Р … a/t», где t – толщина стенки объекта, мы получаем возможность оценить вероятность присутствия дефекта катастрофического размера, пропущенного (необнаруженного) в процессе контроля .

Пример диаграммы «Р – a/aс» показан на рис. 4 .

Возможно оценить вероятность присутствия Р2 двух «больших» дефектов в объекте, один из которых уже обнаружен с вероятностью Р(m) (вероятность обнаружения уже обнаруженного дефекта максимального размера), и другого дефекта, который имеет бльший размер, хотя и не обнаружен, но мы можем предположить, что он присутствует. Используя консервативную оценку, его размер должен быть равным толщине стенки объекта (т.е. осуществляется концепция «течь перед разрушением»), либо критическому размеру дефекта aс.

Вероятность такой ситуации может быть оценена, применением мультипликативного правила для независимых событий, и вычитая произведение из 1:

Р2 = Pfract = 1 – [1 – Р(m)] [1 – Р(t)] (3) либо Р2 = Pfract = 1 – (1 – Р(m)) [1 – P(aс)]. (4) Для вычисления вероятностей Р2 в соответствии с формулами (3) и (4) необходимо иметь выражения для Р(m) и Р(t) (функция P(aс) приведена на рис. 2, б).

Для вычисления каждого выражения для Р(m) и Р(t) можно использовать формулу для РoD = Рi(ai), приведенную, например, в [11]:

–  –  –

где a, b – коэффициенты получены в эксперименте; ai – текущая глубина трещины .

Методика, выраженная формулами (3) и (4), позволяет оценить вероятность аварии от двух «гигантских» дефектов, один из которых обнаружен с вероятностью Р(m)), а другой не обнаружен с вероятностью анти-Р или (1 – P(aс)). Для учета вероятностей с использованием выражений (3), (4) необходимо иметь зависимости Роб(a) (рис.4). В зарубежной практике эти диаграммы носят название «Вероятность обнаружения – Proablity of Detection (PoD)» .

На рисунке 4 выделены области: 1 – область размеров дефектов, которые не влияют на прочность объектов; 2 – область невыявленных дефектов (т.е. пропущенных дефектов с вероятностью 1 – Pоб); 3 – область, в которой дефекты выявляются с определенной вероятностью Pоб, которая должна стать одним из основных параметров, характеризующих систему НК .

На рисунке 4 приведено обозначение характерных точек на кривой Pоб. Зона у точки 1 соответствует области чувствительности системы НК. Точка 2 обозначает точку максимальной энтропии системы НК. Точка 3 – начало рекомендуемой рабочей области систем НК. Точка 4 обозначает рабочую область систем НК высшего уровня. Точка 5 соответствует достижению глубины трещины критического значения aс = аfr, либо толщины стенки объекта aс = аlbb (течь перед разрушением lbb) .

Практическое применение PoD-диаграмм до последнего времени было весьма ограниченным из-за сложности и затратности при получении зависимостей Р(а). Однако, с развитием НК и возникшей потребностью в количественной оценке промышленной безопасности, данные показатель начинает внедряться в промышленность. Их использование позволяет выработать требования к НК и выбрать наиболее квалифицированную систему НК при заданном требовании к вероятности обнаружения дефекта (рис. 4) .

Несколько большую информацию дают диаграммы, называемые рабочими характеристиками (в английской транскрипции: Receiver Operating Characteristic – ROC) [12], представляющими совокупность значений вероятности правильного обнаружения (Роб), и вероятности ложного обнаружения Рлоб (в «старой» дефектоскопии – вероятность перебраковки, в современном подходе – вероятность ложного обнаружения). Эту диаграмму можно назвать диаграммой информативности НК (ДИ НК), поскольку она содержит наиболее полную информацию, поставляемую системой НК [13] .

ДИ НК содержит максимальные данные, характеризующие уровень компетентности системы НК .

Линия 1 (рис. 5) соответствует ситуации, когда вероятность обнаружения дефекта и шумов Роб = Рс/ш совпадают, что соответствует полной Рис. 5. Диаграммы информативности НК-характеристики процесса обнаружения дефектов [13] неопределенности результатов контроля. Стрелка а обозначает направление более четкого разделения распределений сигнала и шума, стрелка б обозначает направление уменьшения порога регистрации сигналов в аппаратуре. Рекомендуется использовать рабочую область, определяемую неравенствами: Роб 0,8; Рлоб 0,2 .

Знание описанных параметров НК, а также свойств материала и условий эксплуатации объекта позволяет рассчитать прочность объекта, критические размеры дефекта, периодичность контроля и оценить ресурс работы .

В этой связи возрастает значение и необходимость получения точностных характеристик НК, происходит трансформации неразрушающего контроля из дефектоскопии в дефектометрию [14] .

Заключение Анализ возможностей методов НК и ТД при оценке риска аварии выявил следующее .

1. Применяемые методы оценки риска повышают техническую культуру и безопасность. Однако они имеют большие ошибки, достигающие 2 – 4 порядка величины, что исключает возможность количественной оценки риска аварии .

2. Использование НКТД позволяет улучшать точность оценки риска на несколько порядков величины. Это позволяет придать процессу оценки промышленной безопасности статус процесса измерения .

3. Риск-ориентированное ТД позволяет оптимизировать расходы на промышленную безопасности и ввести в практику количественное обоснование затрат на ТД и ПБ .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Федеральный закон от 21.07.1997 г. № 116-ФЗ (ред. от 02.07.2013) .

«О промышленной безопасности опасных производственных объектов» .

2. Lauridsen I., Kozine F., Markert A., Amendola M., Christou M., Fiori. Assessment of Uncertainties in Risk Analysis of Chemical Establishments. Riso National Laboratory, Roskilde, Denmark, May 2002. The ASSURANCE project (ENV4-CT95Final summary report. 52 р.р .

3. Лисанов М. В. Ошибки нормирования количественных критериев допустимого риска // Методы оценки соответствия. 2009. № 9. С. 41 – 43 .

4. Гражданкин А. И. K риск-ориентированной промбезопасности // Методы оценки соответствия. 2012. № 7. С. 18 – 23 .

5. Иванов В. И., Коновалов Н. Н., Котельников В. С., Котельников В. В., Мусатов В. В. Вопросы оценки риска аварии с использованием технического диагностирования // Контроль. Диагностика. 2015. № 3. С. 12 – 20 .

6. Жулина С. А., Лисанов М. В., Савина А.В. Методическое руководство по оценке степени риска аварий на магистральных нефтепроводах и нефтепродуктопроводах // Безопасность Труда в Промышленности. 2013. № 1. С. 50 – 55 .

7. Сергиев Б. П., Мусатов В. В., Лукьяненко Н. А. Увеличение интервалов между капитальными ремонтами технологических установок. Опыт и практика ЗАО «ГИАП-ДИСТцентр» // Промышленный сервис. 2013. № 3(48). С. 2 – 9 .

8. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научнотехнические аспекты. Анализ риска и проблем безопасности. В 4-х ч. Ч. 3. Прикладные вопросы анализа рисков критически важных объектов. М.: МГФ «Знание», 2007. 816 с .

9. Бадалян В. Г., Вопилкин А. Х. Мониторинг сварных соединений трубопроводов с использованием систем АУЗК с когерентной обработкой данных .

Автоматизированный ультразвуковой контроль объектов повышенной опасности:

Юбилейный сборник трудов ООО НПЦ «ЭХО+». М., СПб.: Изд-во «СВЕН», 2010 .

С. 12 – 16 .

10. Иванов В. И., Куранов В. Н., Рябов А. Н. Об акустической эмиссии при малоцикловой усталости // Доклады АН СССР. 1986. Т. 288. № 6. С. 1335 – 1338 .

11. Berens A. P. and Hovey P. W. Characterization of NDE Reliability, in Review of Progress in Quantitative NDE, I, New York, Plenum Press, 1982 .

12. Иган Д. П. Теория обнаружения сигналов и анализ рабочих характеристик. М.: Наука, 1983. 216 с .

13. Ivanov V. I., Vlasov I. E., Priyatkin G. V. Some Probability Aspects of Technical Diagnostic Performance. Report on 8th European Conference on NDT (Barcelona 17 – 21 June 2002) .

14. Иванов В. И., Власов И. Э. О дефектометрических подходах в ультразвуковом контроле // Дефектоскопия. 1998. № 2. С. 41 – 46 .

ОСНОВНЫЕ ПРОБЛЕМЫ И ЗАДАЧИ

АКУСТИКО-ЭМИССИОННОГО ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

Иванов В. И .

НИИИН МНПО «Спектр»

Метод акустической эмиссии (АЭ), используемый в качестве метода неразрушающего контроля, обладает потенциалом непосредственной оценки безопасности объекта [1]. Однако развитие других методов НК и, в особенности ультразвукового метода (УЗ) [2], а также совершенствование методик вероятностной механики разрушения (МР) [3], существенно изменило ситуацию. Появилась возможность перехода от нормирования дефектов к расчету влияния этих дефектов на конструкцию и оценки вероятности разрушения объекта .

Более 10 лет автор использует термин «Техническое Диагностирование (ТД)», придавая ему следующий смысл: «определение технического состояния объекта с целью оценки безопасности и прогнозирования ресурса». Когда появилась возможность, это определение было использовано при создании ГОСТ Р 55044–2012 [6]. Основные проблемы АЭ диагностирования (АЭД) были сформулированы ранее (рис. 1) [7 – 9] .

В таблице 1 представлен список проблем в АЭ диагностике, а также оценок их актуальности и степени разрешения той или иной проблемы .

В каждом из разделов показаны значения, предлагаемые автором и усредненные значения (средние) по мнению опрошенных специалистов .

Каждая сформулированная проблема содержит в себе большое число подпроблем или проблем «низшего» уровня.

Например, для проблемы самого малого рейтинга: «кванто-механические модели источника АЭ» можно написать (в самом кратком изложении) следующие подпроблемы:

1) элементарный источник АЭ – «фрактон»;

2) фононы как коллектив фрактонов;

3) АЭ температура деформации;

4) АЭ температура разрушения и т.д .

При перечислении подпроблем автор остановился на цифре четыре вспомнив идею об оптимальности коэффициента классификации системного подхода [10]. Еще большее число подпроблем можно сформулировать для более актуальных проблем .

–  –  –

П р и м е ч а н и я : *Максимальная актуальность и степень разрешения проблемы равны единице .

Таблица 1 показывает, что наибольшее расхождение имеет место для моделей источников АЭ, что не является значимым. Существенно большее значение имеет даже небольшое расхождение во мнении относительно «Оценки степени опасности источников АЭ» и «Возможности прогнозирования ресурса». Особенно огорчительно то, что, несмотря на почти полное совпадение мнения относительно разрешения проблемы «Оценка степени опасности источников АЭ» (0,5 и 0,46) публикаций по этой проблеме за последнее время практически нет. Да и по проблеме «Возможности прогнозирования ресурса», казалось бы, незначительное расхождение нельзя оценить положительно. В этой связи далее рассмотрим наиболее актуальные проблемы, поскольку в условиях ограниченности времени и средств необходимо выстраивать приоритеты исследований .

Что можно сказать относительно Оценки степени опасности источников АЭ и Возможности прогнозирования ресурса? Они решены в степени не удовлетворяющей ни промышленность, ни специалистов в области АЭД. Можно констатировать, что, если в 70 – 80-х годах прошлого века метод АЭ Контроля опережал другие методы НК в задаче оценки степени опасности дефекта и прогнозирования его состояния, то в настоящее время сказать это с полной уверенностью не представляется возможным. Повидимому, в те времена потенциальные возможности метода АЭ мы излишне оптимистично считали почти реализованными. Отсюда и вытекают задачи в области дальнейшего развития АЭД. Главная проблема – определение степени опасности источника АЭ. Все остальное должно способствовать оценки достоверности определения опасности. Это и влияние АЭ канала и аппаратура с методиками и т.д .

Рассмотрим кратко выделенные проблемы на примерах, взятых из разных источников. Известно, что наиболее употребительными параметрами сигналов АЭ являются амплитуда импульсов, их энергия, суммарный счет, сумма импульсов и ряд других [1]. Наиболее наглядно степень опасности дефекта можно показать на зависимости суммарного счета от параметра нагружения (нагрузки, времени, число циклов и т.д.). На рисунке 2 представлена зависимость суммарного счета N от нагрузки P для образца СТ-8 толщиной 250 мм изготовленного из стали 15Х2НМФА. Этот образец используется для моделирования разрушения корпуса атомного реактора ВВЭР 1000 .

На рисунке 2 можно отметить четыре этапа нарастания суммы импульсов, соответствующих 4-м классам источников АЭ [1]: I – повидимому пассивный источник (амплитуды импульсов АЭ ниже порогового уровня); II – активный источник (линейное нарастание суммы импульсов от нагрузки); III – критически активный источник; IV – катастрофически активный источник. Резкое нарастание суммы импульсов, которое началось при нагрузке равной, примерно 80 % от нагрузки разрушения (Рр = 4 кН) хорошо отмечается визуально по изменению наклона зависимости от 1 до

3. Если после начала регистрации источника класса 4 (этап IV) можно «насторожиться» и предпринять действия по предупреждению разрушения, то возникает вопрос – можно ли прогнозировать разрушение на этапах I – III? И на этот вопрос пока нет удовлетворительного ответа .

–  –  –

Экспериментальные зависимости длины усталостной трещины (УТ) при циклическом нагружении с постоянной амплитудой в алюминиевых образцах представлены на рис. 3 [11]. Начальная длина трещин была – 9 мм. Несмотря на идеальные лабораторные условия, имеет место значительный разброс по числу циклов нагружения до разрушения образца (на рис. 3 отложено время в с). Разброс времени жизни образцов достигает 30 %. На крайней правой зависимости видна заметная неравномерность скорости роста УТ на разных этапах нагружения .

Если на рисунках 2 и 3 мы видим условно «гладкие» зависимости N(P), то на рис. 4 представлена зависимость суммарного счета АЭ от времени нагружения при равномерном нагружении для образца, содержащего сварное соединение [13]. Здесь мы видим уже девять ярко выраженных этапов зависимости суммарного счета от нагрузки. Это можно связать с тем, что образец имел весьма неоднородную и многофазную структуру .

И каждый этап зависимости отображает преодоление трещиной неоднородного участка образца .

На рисунке 5 приведена зависимость суммарного счета АЭ – N от времени при приложении постоянной нагрузки к объектам со сварными соединениями, содержащими непровары различной величины [1]. Для кривых 1, 2 – напряжения в объектах ниже 300 МПа; 3, 4 напряжения в объектах 330…470 МПа; 5, 6 – напряжения в объектах превышают 500 МПа .

Можно отметить то, что зависимость суммарного счета от времени при постоянной нагрузке содержала, как правило, три этапа. За исключением случаев для кривых 5 и 6, когда объект разрушался достаточно быстро с существенным возрастанием суммарного счета на начальном этапе .

Рисунок 6 построен с использованием результатов усталостных испытаний изгибного образца сечением 3050 мм (вставка в левом верхнем углу рисунка). Справа во вставке приведена фотография поверхности разрушения образца. Цифры 1 – 5 во вставке, а также внизу рисунка, обозначают Рис. 4. Зависимость суммарного счета АЭ от времени нагружения [13]

–  –  –

Рис. 6. Зависимость суммарной АЭ N (кривая ABCDEF) от параметра нагружения Р (числа циклов) с указанием характерных этапов роста усталостной трещины (1 – 5 внизу рисунка и во вставке) этапы роста усталостной трещины (УТ) из надреза глубиной 10 мм (20 % толщины образца) и соответствующие этапы суммарной АЭ .

Кривая на рисунке 6 – зависимость суммарного счета, полученная в эксперименте, обозначена ABCDEF. Другие кривые,, построены искусственно, повторяя участок (DEF), для рассмотрения возможности предсказания разрушения объекта. Рассмотрим процессы поэтапного роста Усталостной Трещины и соответствующие этим этапы регистрации суммарной АЭ .

Этап 1 (AB) – возрастание суммарной АЭ в течение первых 12 – 15 циклов нагружения при интенсивной пластической деформации в надрезе образца. Этап 2 (BC) – постепенное прекращение регистрации АЭ в результате исчерпания пластики на кончике надреза. Этап 3 (CD) – возобновление регистрации АЭ в результате образования усталостной трещины в надрезе и распространение ее в боковых направлениях вплоть до выхода трещины на боковые поверхности образца. После этого можно было наблюдать визуально рост УТ на боковых поверхностях. Этап 4 (DE) приостановка роста трещины в результате перераспределения напряжений на кончике УТ, вышедшей на боковые поверхности образца. И, наконец – этап 5 (участок EF) ускоренный вязко-упругий рост трещины вплоть до разрушения образца .

Уровень затенения областей в правой части рисунка отображает степень незнания (и, соответственно, степень возможности прогнозирования), отсчитывая параметр нагружения от начала области I. Отсюда очевидно, что предсказать разрушение по кривой (в области IV), находясь в областях I, II, III и ранее, – невозможно .

Рассмотренные выше экспериментальные зависимости (рис. 2 – 7) получены в «идеальных» лабораторных условиях, когда объект исследования известен достаточно хорошо, условия и параметры нагружения контролируются с лабораторными погрешностями, объект доводится до разрушения, что позволяет исследовать все этапы «жизни» объекта. И, тем не менее, неопределенность разрушающей нагрузки и неопределенность прогнозирования разрушения велики .

В большей части локально-динамический критерий оценки степени опасности источника АЭ [1, 14] основан на анализе зависимости суммарной АЭ от параметра нагружения. Можно констатировать непосредственную связь системы классификации источников АЭ с характером кривых на рис.6. Анализирующая система «глаз–мозг» человека, рассматривающего некий графический образ, в данном случае – зависимость суммарной АЭ от параметра нагружения, является мощным аналитическим аппаратом, позволяющим выявить закономерности в рассматриваемом образе. Из приведенных экспериментальных зависимостей можно установить определенную возможность прогнозирования разрушения объекта с приемлемой для технического решения достоверностью для этапа 5 и большие неопределенности для этапов 1 – 4. Для оценки ситуации для этапов 1 – 4 необходима дополнительная информация. С использованием локально-динамического критерия удалось оценить достоверность наступления предельного состояния (регистрация катастрофически активного источника), которая приближается к показателю 0,9 [15] .

Таким образом, можно заключить следующее .

1. Для объекта простой формы (например, испытательного образца) из однородного материала при монотонном или простом циклическом нагружении регистрируется суммарная АЭ «гладкой» формы с «плавным»

переходом классов источников от I к IV. При этом возможно достаточно надежно прогнозировать по параметру нагружения наступление предельного состояния за 10…20 % до разрушения .

2. При усложнении ситуации, например, при случайном характере нагружения или усложнении конструкции объекта ситуация становится более неопределенной .

3. Анализ всех проблем в области АЭ, обозначенные цифрами 1 – 7 в таблице, в рамках использования метода АЭ для диагностирования опасных объектов необходим исключительно для установления неопределенностей и ошибок оценок Безопасности объекта и прогнозирования ресурса .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Иванов В. И., Власов И. Э. Метод акустической эмиссии. Неразрушающий контроль: Справочник. В 7 т. / Под общ. ред. В. В. Клюева. Т. 7. Кн. 1. М.:

Машиностроение, 2005. 340 с .

2. Бадалян В. Г., Вопилкин А. Х. Мониторинг сварных соединений трубопроводов с использованием систем АУЗК с когерентной обработкой данных. Автоматизированный ультразвуковой контроль объектов повышенной опасности: Юбилейный сборник трудов ООО НПЦ «ЭХО+». М., СПб.: СВЕН, 2010. С. 12 – 16 .

3. Безопасность России. Правовые, социально-экономические и научнотехнические аспекты. Анализ риска и проблем безопасности. В 4-х ч. Ч. 3. Прикладные вопросы анализа рисков критически важных объектов. М.: МГФ «Знание», 2007. 864 с .

4. ГОСТ Р 55044–2012. Техническая диагностика. Акустико-эмиссионная диагностика. Термины, определения и обозначения .

5. Ivanov V. I., Vlasov I. E., Priyatkin G. V. Some Probability Aspects of Technical Diagnostic Performance. Report on 8th European Conference on NDT (Barcelona 17 – 21 June 2002) .

6. Ivanov V. I. On the Way from Defectoscopy to Defectometry. 10th Europien Conference on Non-Destructive Testing, Moscow, 2010, June 7 – 11, 5.3.12. 6 pp .

7. Ivanov V. I. The Prime Problems of Acoustic-Emiission Diagnostics and Monitoring of Technical Devices and Constructions. 10th Europien Conference on NonDestructive Testing, Moscow, 2010, June 7 – 11, 1.7.3.6 pp .

8. Иванов В. И. Вероятностный механизм формирования блочных структур // Доклады Академии Наук. 2012. Т. 443. № 2. С. 176 – 180 .

9. Богданофф Дж., Козин Ф. Вероятностные модели накопления повреждений: Пер. с англ. М.: Мир, 1989. 344 с .

10. Иванов В. И., Власов И. Э. Основные проблемы акустико-эмиссионного контроля промышленных объектов: Труды II Междунар. науч.-техн. конф .

«Инновационные технологии в методе акустической эмиссии». Москва–Липки .

8 – 12 ноября 2010. С. 6 .

11. Hartbawer C.E., Reuter W.G., Morais C.F., and Crimmins P.P. Use of Acoustic Emission for the Detection of Weld and Stress Corrosion Cracking. Acoustic Emission. ASTM Special Technical Publication 505. 1972. Р. 187 – 221 .

12. Иванов В. И., Быков С. П., Рябов А. Н. О критериях оценки степени опасности дефекта по параметрам акустической эмиссии // Дефектоскопия. 1985 .

№ 2. С. 62 – 68 .

13. Иванов В. И., Быков С. П. Вероятностная оценка достоверности акустико-эмиссионного контроля // Труды ЦНИИТМАШ. 1987. № 203. С. 66 – 69 .

УНИВЕРСАЛЬНАЯ ЦИФРОВАЯ ПЛАТФОРМА

ДЛЯ РЕНТГЕНОТЕРАПЕВТИЧЕСКИХ АППАРАТОВ

БЛИЗКОФОКУСНОЙ И ДЛИННОФОКУСНОЙ РЕНТГЕНОТЕРАПИИ

Кантер Б. М., Авшаров М. Ю., Владимиров Л. В., Лыгин В. А., Самсонов К. Н .

Универсальная цифровая платформа для рентгенотерапевтических аппаратов – это основа для производства современных, производительных, безопасных и надежных рентгенотерапевтических аппаратов с различными вариантами исполнения по напряжению и мощности питающего устройства от единиц до десятков киловатт. Использование единой платформы для аппаратов близкофокусной и длиннофокусной рентгенотерапии позволяет снизить издержки связанные с эксплуатацией, техническим обслуживанием и обучением медицинского персонала и позволяет эксплуатировать аппараты разных типов в единой информационной базе .

Аппарат может включать одно или несколько рабочих мест: рентген – лаборанта, врача-рентгенолога, причем можно установить несколько однотипных рабочих мест, которые будут работать с общей базой пациентов .

Рабочее место врача-рентгенолога позволяет автоматизировать составление плана лечения пациента. Для этого в программном обеспечении имеется возможность вести расписание работы врачей и кабинетов, учитывать характеристики аппаратуры, распределять нагрузку на кабинеты, врачей и лаборантов, искать имеющихся и вводить новых пациентов, составлять шаблоны процедур и сеансов, использовать шаблоны при планировании, вводить характеристики облучаемых органов, тканей и образований, составлять план, комплексно учитывать лучевую нагрузку на каждое поле и на цели, вести дневниковые записи состояния пациентов, создавать документы «План терапии» и «Справка о проведении лучевой терапии». Применение универсальной цифровой платформы позволит гибко и автоматически назначать сеансы облучения с учетом графика работы кабинетов, врачей, лаборантов, праздников и т.п., отслеживать исполнение сеансов по дозе, оперативно управлять назначениями: сдвигать по времени и переносить на другие дни, составлять отчет о лучевой нагрузке и загрузке кабинетов, вести учет состояния оборудования, невыходов и замены персонала, обмениваться данными с медицинской информационной системой медицинского учреждения, передавать списки сеансов облучения на рабочие места лаборантов. Все операции по созданию сеансов утверждаются авторизацией врача – паролем или специальным аппаратным ключом, есть возможность подписывать назначения личной электронной подписью врача .

Безопасность назначения и проведения сеансов лечения гарантируется проверкой с сигнализацией и блокировкой, если проверка подписи не прошла и в назначение были внесены неавторизованные изменения .

Рабочее место лаборанта позволяет: обновлять список сеансов, выбирать сеанс из списка назначений, проводить экспозицию по автоматически установленным для выбранного пациента параметрам экспозиции, контролировать ход экспозиции по мониторам облучения и монитору мощности облучения, приостанавливать, останавливать, досрочно прекращать экспозицию при необходимости, продолжение сеанса автоматически учитывает экспозицию, сделанную пациенту до прерывания, выводить на печать протокол проведения сеанса облучения, вести визуальное наблюдение за состоянием пациента и полем облучения, отмечать причину отмены сеанса и вести дневниковые записи о состоянии пациента. При каждом запуске сеанса облучения выполняется авторизация рентген-лаборанта паролем или специальным аппаратным ключом .

Рабочее место лаборанта позволяет проводить полностью автоматический контроль параметров работы рентгеновского аппарата с фиксацией отказов в журнале. При включении аппарата автоматически выполняется процедура прогрева и тренировки рентгеновской трубки .

Рабочее место лаборанта глубоко интегрировано с системой управления и может быть выполнено в едином конструктиве, дополнительно оно может быть оснащено управлением с сенсорного дисплея и выполнено в конструктиве с защитой IP65 .

Система управления рентгенотерапевтическим аппаратом автоматически отслеживает правильность установки тубуса и фильтра, закрытие дверей терапевтического кабинета, работу системы охлаждения трубки, общий контроль мощности высоковольтного питающего устройства и рентгеновской трубки, контроль работы аппарата по рентгеновскому выходу, ведется раздельный учет рабочего времени питающего устройства и рентгеновской трубки с фиксацией отклонений рабочих параметров от заданных. Непрерывный мониторинг мощности дозы и контроль за параметрами питающего устройства позволяют исключить любые ошибки и сбои в работе оборудования, гарантировать максимальную безопасность пациента .

Универсальная цифровая платформа для рентгенотерапевтических аппаратов позволяет унифицировать входящие в нее узлы и использовать стандартные протоколы для управления и контроля, обеспечить широкий охват используемых компонентов, высокий процент локализации используемых деталей и выпускать аппараты с полным удовлетворением требований заказчика по режимам работы и оснащения .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Владимиров Л. В., Ставицкий Р. В., Болдин А. В., Плаутин О. Н., Лебеденко И. М., Лыгин В. А., Тихомиров П. А., Блинов А. Б. К проблеме метрологического обеспечения лучевой терапии // Медицинская техника. 2008. № 5 .

2. Кантер Б. М., Владимиров Л. В., Горра С. Г., Козлов А. А., Копанев Ю. Н., Лыгин В. А., Рябкин А. Н., Рябочко И. М. Аппарат для рентгенотерапии «Рентген-ТА 150/10» // Медицинская техника. 2010. № 5 .

3. Кантер Б. М., Владимиров Л. В., Горра С. Г., Козлов А. А., Копанев Ю. Н., Лыгин В. А., Рябкин А. Н., Рябочко И. М. Проходная ионизационная камера для моторинга мощности дозы рентгенотерапевтического аппарата // Медицинская техника. 2012. № 2 .

4. Ставицкий Р. В. Аспекты клинической дозиметрии. М.: МНПИ .

5. Асатурян М. А., Коробкова И. М., Фролова З. В., Британчук М. М .

Основы и клиническое применение лучевой терапии // Лучевая диагностика и лучевая терапия: Учебное пособие / Под ред. проф. Г. Е. Труфанова. СПб.: ВМедА,

2005. С. 106 – 134

6. Klyuev V. V., Muzhitskiy V. F., Gorkunov E. S., Scherbinin V. E., et al .

Nondestructive Testing. Handbook: In 8 volumes / Edited by V. V. Klyuev. V. 1:

in 3 books. Moscow, 2010. X-ray testing .

7. Кишковский А. Г., Дударев А. Л. Лучевая терапия неопухолевых заболеваний. М.: Медицина, 1977. 176 с .

8. Ярмоненко С. П., Вайнсон А. А., Календо Г. С., Рапман Ю. И. Биологические основы лучевой терапии опухолей. М.: Медицина, 1976. 272 с .

9. Романчишен А. Ф., Жаринов Г. М., Асатурян М. А. Принципы лучевой терапии злокачественных опухолей: Пособие для студентов и врачей. СПб.:

СПбГПМА, 1998. 95 с .

10. Асатурян М. А., Коробкова И. М., Фролова З. В., Британчук М. М .

Основы и клиническое применение лучевой терапии // Лучевая диагностика и лучевая терапия: Учебное пособие / Под ред. проф. Г. Е. Труфанова. СПб.: ВМедА,

2005. С. 106 – 134 .

11. Зеликман М. И. Цифровые системы в медицинской рентгенодиагностике. М.: Медицина, 2007. 208 с.: ил .

–  –  –

В докладе сообщается о тепловизионных системах наблюдения и контроля, поисково-досмотровой и криминалистической технике, а также аналитических средствах производства НПЦ «Спектр-АТ .

Тепловизионные системы (рис. 1) Новые разработки отличаются тем, что ИК-преобразователи имеют размерность 640480 пикс., 17 мкм, вместо 320240 (384288) и 25 мкм, Рис. 1. Тепловизионные системы. Носимые. Малой дальности перспективные алгоритмы формирования и обработки изображения на основе спецпроцессоров, позволяющих осуществлять наложение телевизионного и ИК изображений («ГРАНИТ-12-ТТП» и «СПРУТ-3») .

Тепловизионные прицелы серии «ГРАНИТ» предназначены для работы со стрелковым оружием нормального калибра. Это автоматы, в том числе модульной конструкции («ГРАНИТ-12С» и «ГРАНИТ-12К»), пехотный пулемет («ГРАНИТ-12ТТП»), снайперская винтовка («ГРАНИТ-12СВ») .

Тепловизионная предобъективная насадка «ПТН-60» расширяет возможности оптических прицелов, обеспечивая возможность круглосуточного и всепогодного использования техники и оружия .

Новые аппаратурные средства могут работать в сложных метеоусловиях в качестве поискового тепловизора и всепогодного круглосуточного прицела при высоком уровне естественных помех: туман, снег, дождь, дым, пыль, слепящий свет. Функция переключения режимов наблюдения дополнена цифровым зумом, возможностью регулировки яркости встроенного дисплея, регулировкой положения и выбора типа прицельного перекрестия .

Эта аппаратура предназначена для использования правоохранительными и силовыми структурами, государственными органами безопасности и охраны правопорядка, частными охранными предприятиями, подразделениями МЧС, экологами, яхтсменами, натуралистами и другими пользователями, кому необходимо эффективное всепогодное круглосуточное наблюдение, в том числе и в сложных условиях. Такие тепловизионные системы могут решать задачи по охране сухопутной и морской границы, охране зданий, сооружений, различных режимных объектов и зон. Носимые ТПС являются эффективным средством при проведении поисково-спасательных и разведывательных операций, поиска улик, обнаружении скрытых захоронений, ночного патрулирования, скрытого наблюдения и слежения, обеспечения безопасности при проведении массовых мероприятий, охране окружающей среды и т.п .

Поисково-досмотровые технические средства (рис. 2)

Универсальный поисковый комплекс «МИРАЖ-ДТВ» предназначен для проведения поисковых и специальных операций подразделениями силовых структур и правоохранительных органов, а также для визуального обследования труднодоступных мест при таможенном досмотре, промышленной диагностике, дорожной инспекции, при спасательных операциях .

Комплекс имеет несколько вариантов исполнения (комплектации), обеспечивая тем самым оптимальное решение практически любой поисково-досмотровой задачи значительно эффективнее, чем известные аналоги, эндоскопические и досмотровые средства. Этот комплекс может комплектоваться удлиненной (до 7,0 м) раздвижной штангой, на которой размещаются монитор, электронный блок питания, а также разъем для подключения сменных модулей видеонаблюдения: дистанционно управляемого телевизионного, включающего обзорную и длиннофокусную телевизионные камеры с ИК-подсветкой, и высокочувствительный микрофон, тепловизионного для круглосуточного наблюдения и эндоскопического для досмотра различных объектов через небольшие отверстия .

Изделия «ПОИСК-ТВ-12» и «МИРАЖ-ДТВ» являются в настоящее время эффективными техническими средствами для досмотра грузов, транспортных средств и помещений, поиска тайников и укрытий, обследования завалов, проходов и опасных мест, обнаружения людей в разрушенных сооружениях и блокированных пространствах .

–  –  –

Криминалистическая техника (рис. 3) Аппаратурные средства серии «ГЕНЕТИКА» предназначены для: углубленной проверки документов в стационарных условиях оптическим методом в спектральном диапазоне 315…1000 нм по всем основным признакам подлинности, для контроля качества бумаги, материалов типографского и рукописного оформления, водяных знаков, люминесцирующих волокон, защитных меток, люминесцентных, метамерных и других красителей, выявления подтирок, подчисток, подделок текста, печатей, штампов, следов клея и давления пишущих инструментов, обнаружения следов химического воздействия на объект контроля, визуализации уничтоженного или залитого красителями текста и т.п .

В настоящее время осуществляется выпуск изделий серии «ГЕНЕТИКА-02» и «ГЕНЕТИКА-09» в двух модификациях каждая. Существенным отличием изделия «ГЕНЕТИКА-09» от современных отечественных и зарубежных аналогов является использование полупроводниковых излучателей, обеспечивающих полную электрическую и биологическую безопасность при работе с аппаратурой. Комфортное наблюдение обеспечивается широкополосным, высокого разрешения телевизионным трактом, оптимальным образом сформированными потоками зондирующего излучения, отличающегося высокой равномерностью и требуемой интенсивностью .

Функциональные возможности аппаратуры значительно расширены, увеличена наработка на отказ и гарантийный срок работы .

Аналитические (химические) средства (рис. 4) Разработаны наборы тестов «НАРКО-КАСПЕР» и «ВВ-КАСПЕР» для экспресс-анализа различных объектов с целью обнаружения и идентификации наркотиков и взрывчатых веществ .

Комплекты тестов «НАРКО-КАСПЕР» и «ВВ-КАСПЕР» производятся в двух модификациях: для работы «вручную» и с использованием специального воздухозаборника «КРОН-НВ», что позволяет выполнять обнаружение и идентификацию даже небольших количеств и следов веществ на поверхностях или объектах любого типа. Устройство «КРОН-НВ» может

Рис. 4. Тесты для контроля и идентификации наркотиков и ВВ

быть использовано для обследования людей, одежды, посылок, автомобилей, самолетов, поддонов, контейнеров, больших поверхностей и т.п .

Простота эксплуатации и безопасность тестов позволили скомплектовать специальный комплект («для дома»), который позволяет протестировать любое подозрительное вещество на принадлежность к одному из 22 видов идентифицируемых наркотиков. Безопасный и простой в использовании, этот тест невозможно обмануть, так как он не требует образцов слюны, мочи, волос. Идеально подходит для родителей, желающих быть спокойными за детей, школьных администраторов, кадровых служб, ответственных по технике безопасности на производствах, центров по работе с молодежью и т.п .

–  –  –

троля [2 – 4] получает все большее распространение при строительстве и эксплуатации магистральных трубопроводов. Компания ООО «Трубопровод Контроль Сервис» основана в 2001 г. и является лидером на российском рынке по развитию и внедрению автоматизированного ультразвукового контроля на основе оборудования с фазированными решетками. Высокопроизводительный автоматический ультразвуковой контроль (АУЗК) востребован, как единственное решение, способное заменить радиографию при строительстве магистральных трубопроводов, с высокой чувствительностью, в соответствии с имеющимися стандартами. Кроме того немаловажным фактором является то, что комплекс АУЗК работает в составе сварочной колонны автоматического сварочного комплекса, что позволяет инженерам по наладке сварочного оборудования в режиме реального времени корректировать технологию сварки, это выражается в снижении процента брака, снижении материальных затрат при проведении сварочных работ и в повышении эксплуатационной безопасности магистрали .

На сегодняшний день компания ООО «Трубопровод Контроль Сервис»

использует следующие системы АУЗК: «Argovision» и «PipeWIZARD» .

Специалистами ООО «ТКС-Холдинг» совместно с израильскими коллегами из компании «Sonotron NDT» была разработана и произведена система АУЗК «Argovision», которая соответствует в рамках принятой федеральным правительством программе импортозамешения. Система «PipeWIZARD»

является разработкой компании «Olympus» .

Оборудование АУЗК, представленное ООО «ТКС» прошло в 2014 г .

успешные квалификационные испытания в ООО «Газпром ВНИИГАЗ» для АУЗК качества неповоротных кольцевых стыковых сварных соединений труб при строительстве сухопутных участков газопроводов и внесено в реестр ОАО «Газпром» .

Также в 2014 г. системы автоматизированного ультразвукового контроля – Argovision и PipeWizard прошли испытания в рамках утвержденной ОАО «АК «Транснефть» программы натурных испытаний систем АУЗК и программы испытаний систем АУЗК в условиях поточного производства на объекте строительства ТС «Куюмба-Тайшет». Системы АУЗК, представленные компанией ООО «ТКС», успешно прошли испытания и были утверждены к применению на объектах ОАО «АК «Транснефть» .

Предлагаемые системы АУЗК внесены в Реестр СИ РФ и в Реестр сварочного, вспомогательного оборудования, оборудования и материалов для контроля и диагностики сварных соединений, технические условия которых соответствуют техническим требованиям ОАО «Газпром» и ОАО «АК «Транснефть» .

АУЗК сварных соединений магистральных трубопроводов осуществляется посредством сканирования вдоль линии сплавления с использованием нескольких ультразвуковых преобразователей, в том числе с фазированными решетками, расположенных на внешней поверхности трубы с обеих сторон от шва. Сканер перемещает датчики вдоль сварного соединения .

Объем сварного соединения позонно прозвучивается сфокусированными лучами вдоль поверхности разделки с разделением на тонкие горизонтальные слои (зоны) в областях облицовочной зоны; зон заполнения в сечении шва; зоны горячего прохода; зоны перекрестного проникновения; зоны корня шва. Выбранные зоны последовательно прозвучиваются независимо друг от друга в соответствующих циклах излучения–приема. При проведении контроля осуществляют эхо-импульсный метод ультразвукового контроля, а также применяются схемы прозвучивания типа «тандем» на наличие компактных и линейно протяженных дефектов на поверхностях разделки (кромках) основного металла и в объеме наплавленного металла;

обычные пьезоэлектрические преобразователи (ПЭП) применяются для обнаружения поперечных дефектов (К- и Х-схемы прозвучивания), расслоений в зоне термического влияния в основном металле и т.п.; TOFD ПЭП реализуют контроль по комплиментарной технологии, основанной на обнаружении дефектов по дифрагированным сигналам. Способность обнаружения дефектов в каждой зоне обеспечивается за счет калибровки системы АУЗК на специально изготавливаемых образцах, содержащих заданное число искусственных дефектов, чьи расположение, ориентация, форма и размеры полностью воспроизводят разнообразие дефектов, подлежащих обнаружению и записи .

К несомненным преимуществам АУЗК можно отнести:

отображение и анализ данных в режиме реального времени в составе сварочной колонны автоматизированной сварки;

уменьшение брака, из-за оперативного выявление нарушения технологии сварки;

уменьшение времени сканирования 1-го стыка ДУ 1420 с 3,31 чел.-ч при ручном методе сканирования до 0,33 чел.-ч при автоматизированном методе контроля;

уменьшение численного состава бригад РУЗК при поточном методе строительства;

повышение информативности контроля за счет применения нескольких схем контроля и как следствие, повышение достоверности контроля;

безопасность в эксплуатации оборудования;

выявление дефекта на границе сплавления кромок узкой разделки и заполнения металла сварного шва, которые не всегда могут быть обнаружены традиционными методами контроля;

точная оценка характеристик формы и позиционирования дефекта;

С-сканы для контроля пористых структур, с применением схемы «тандем» для выявления объемных дефектов по осевой линии сплавления шва;

отображение информации о наличии несложностей сверху, сбоку, с построением 3d проекций;

уникальность информации при автоматической записи ленточных диаграмм дефектов на цифровой носитель, а также возможность передачи информации в любое место на любое расстояние без потери информативности в режиме реального времени .

Самым главным преимуществом применения систем АУЗК при строительстве магистральных нефтегазопроводов является экономическая составляющая. При применении систем АУЗК процент брака автоматизированных сварочных комплексов снижается в разы. Данный фактор влияет, как на уменьшение стоимости строительства, так и на значительное уменьшение затрат при эксплуатации готового объекта .

В состав бригады АУЗК при контроле труб диаметром Dn 1000 мм и более входит: супервайзер 1 чел.; оператор 2 чел.; сканертек 1 чел.; бандажист 2 чел.; водитель 1 чел. Из оборудования это одна система АУЗК «Argovision» и все это реализовано в фургоне-лаборатории на базу автомобиля КАМАЗ/УРАЛ .

На сегодняшний день численный состав специалистов и оборудования лабораторий автоматизированных методов ультразвукового контроля ООО «ТКС» позволяет сформировать девять лабораторий АУЗК для проведения неразрушающего контроля сварных соединений линейной части магистральных трубопроводов на девяти разно удаленных проектах одновременно. Численный состав специалистов лаборатории АУЗК позволяет сопровождать 18 потоков автоматической сварки .

В течение многих лет руководство компании ООО «Трубопровод Контроль Сервис» вкладывает огромные материальные и людские ресурсы при реализации и развитии автоматизированных систем ультразвукового контроля сварных соединений на территории Российской Федерации, соответствуя самым высоким стандартам качества. Непрерывно ведется работа с повышением профессиональных навыков персонала, задействованного в реализации АУЗК, внедряются и проходят полевые испытания новые разработки в области АУЗК [5] .

В декабре 2014 г., на объекте строительства МН «Куюмба – Тайшет»

326…327 км проведены испытания двух систем – ARGOVISION, PipeWizard на трубопроводе диаметром 720 мм с толщиной стенки 11 мм в организации системы ОАО «АК «ТРАНСНЕФТЬ». Комплексы АУЗК ежедневно контролировал 40 сварных соединений. Температура окружающие среды доходила до –45 °С .

Каждая система прошла успешные испытания, с записью хронометража времени и климатических условий контроля .

В рамках совместной работы между ООО «ТКС» и ООО «Стройгазконсалтинг» были выполнены работы по неразрушающему контролю мобильной лабораторией АУЗК на объекте строительства: СМГ «Бованенково – Ухта. Линейная часть 2-ая нитка» 302 км – 319 км .

Лаборатория АУЗК приступила к работе на объекте строительного участка субподрядной организации ООО «СГК ТПС-5». Работа по АУЗК производилась на сварных соединениях 1420 мм с толщинами стенок 23,0 мм, 27,7 мм выполненных автоматизированным сварочным комплексом CRC EVANS. Температура окружающей среды составляла от +6 до

–12 °С. Производство передвижной лаборатории АУЗК организовано непосредственно в колонне сварочного комплекса CRC EVANS. До начала работы АУЗК, в колонне сварочного комплекса, процент брака по основным видам контроля составлял: по радиографическому методу контроля 11 %;

по визуальному 2 %; по ручному ультразвуковому контролю 2 %. После четырех смен работы системы АУЗК «Argovision» процент брака составлял: по радиографическому методу контроля 3 %; по визуальному 0 %; по ручному ультразвуковому контролю 0 %. В результате того, что корректировки технологического процесса автоматизированной сварки производились в реальном времени удалось достичь значительного снижения процента брака .

В настоящее время компанией ООО «Трубопровод Контроль Сервис»

реализует применение систем АУЗК на нескольких объектах заказчика .

СМГ «УХТА–ТОРЖОК». В феврале 2016 г. была проведена аттестация технологии сварки, а также допускные испытания сварщиков подрядных организаций ООО «Стройгазконсалтинг». На данный момент в полном объеме ведутся работы по неразрушающему контролю с применением систем АУЗК на объекте строительства МГ «Ухта–Торжок».

Способ сварки:

ААДП; ААДП+МАДП (CRC EVANS); соединение: «труба–труба», линейная часть, диаметр трубопровода 1420 мм, толщины: 21,6 мм, 25,8 мм;

32,0 мм. Планируемая выработка на одном участке 40 – 50 стыков в день, температура окружающей среды от –15 до –35 °С. Оборудование: Система автоматизированного ультразвукового контроля ARGOVISION. Количество ПОТОКОВ (систем АУЗК): 2 с последующим увеличением до 4 .

СМГ «СИЛА СИБИРИ». В конце февраля 2016 г. была проведена аттестация технологии сварки подрядной организации ООО «СГК-ТПС-5» на объекте строительства МГ «Сила Сибири», ведутся подготовительные работы к началу строительства. Способ сварки: ААДП; ААДП+МАДП (CRC); соединение: «труба–труба», линейная часть, диаметр трубопровода 1420 мм, толщины стенок: 21,7 мм; 25,8 мм; 32,0 мм. Планируемая выработка на одном участке 40 – 50 стыков в день, температура окружающей среды от –20 до –40 °С. Оборудование: Система автоматизированного ультразвукового контроля «PIPEWIZARD»; количество ПОТОКОВ: 2 с последующим увеличением до 5–6 .

При реализации проектов с применением автоматизированных ультразвуковых комплексов контроля качества сварных соединений объектов магистральных трубопроводов руководство и специалисты компании ООО «ТКС» реализуют самые передовые методики контроля с использованием новейших систем и оборудования, при этом уделяя огромное вниманием профессиональной подготовке персонала для достижения наивысшей степени достоверности контроля .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Силкин В. М., Соловьев Ю. А., Стеклова Е. О., Будревич Д. Г., Кривцов Э. Р., Латышев А. А., Клюев З. В., Квасов Ф. В., Михайлов И. И. Особенности квалификации и внедрения АУЗК сварных соединений сухопутных участков газопроводов с применением многоэлементных акустических систем (фазированных решеток) // В мире неразрушающего контроля. 2014. № 1(63). С. 15 – 18 .

2. Клюев З. В., Кузин М. А., Воропаев С. И., Запускалов В. Г. Внутритрубный крот для контроля качества сварных торцевых соединений: патент на изобретение RUS 2285252. 30.05.2005 .

3. Клюев З. В., Кузин М. А., Воропаев С. И., Запускалов В. Г. Мобильный агрегат для диагностики качества сварных соединений магистральных трубопроводов при их монтаже: патент на изобретение RUS 2284512. 13.05.2005 .

4. Маслов А. И., Запускалов В. Г., Клюев З. В. и др. Электромагнитный зонд для внутритрубной дефектоскопии материала стенки трубы: патент на изобретение RUS 2293981. 05.10.2005 .

5. Клюев В. В., Клюев З. В., Ковалев А. В. и др. Современное состояние неразрушающего контроля и технической диагностики / Под ред. акад. В. В. Клюева. М.: ИД «СПЕКТР», 2015. С. 101 .

ВЛИЯНИЕ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ

НА ВОЗНИКНОВЕНИЕ И РАЗВИТИЕ СТРЕСС-КОРРОЗИОННЫХ

ДЕФЕКТОВ ГАЗОПРОВОДОВ

Коннов В. В., Коннов Вл. Вл., Конюхов Ю. А., Кузнецов А. М .

АО НПЦ «МОЛНИЯ», г. Москва Научным изучением вопросов, связанных с природой стресс-коррозии металла труб газопроводов, методами ее обнаружения и мерами по предотвращению отказов, вследствие развития дефектов, занимаются ученые из разных стран, уже начиная с середины XX в. [1, 2], когда появились сведения о первых случаях разрушений трубопроводов .

Исследованиями стресс-коррозии занимались ряд ведущих отраслевых Российских и зарубежных институтов. В свободном доступе имеется большое количество научных публикаций в российских и зарубежных изданиях, посвященных вопросам эксплуатации трубопроводного транспорта .

Среди отечественных ученых, имеющих большие наработки, следует выделить А. В. Алексашина, В. Г. Антонова, М. П. Анучкина, В. В. Болотина, Н. И. Волгину, Н. П. Глазова, В. М. Горицкого, А. Г. Гумерова, Т. С. Есиева, Е. Е. Зорина, О. М. Иванцова, М. М. Кантора, С. В. Карпова, М. И. Королева, Т. К. Коростелеву, В. Н. Лисина, С. А. Лубенского, А. Ф. Матвиенко, Т. К. Сергееву, В. В. Харионовского .

Практика эксплуатации газопроводов во всех географических и климатических зонах, в странах с различным уровнем развития показывает, что совершенствование технологий производства труб, монтажа, диагностирования и ремонта газопроводов, несмотря на значительные затраты, не приводит к ожидаемым результатам, с точки зрения обеспечения целостности газопроводных систем. Подтверждением серьезности положения, являются аварии на газопроводах, произошедших в последние годы и с каждым годом все более масштабные, по размерам разрушений и причиненному ущербу .

Попытки коренным образом изменить ситуацию не позволяют говорить об исчерпании проблемы, поскольку доля разрушений на некоторых участках газопроводов из-за коррозионного растрескивания под напряжением (КРН) в общем числе аварий достигает по данным разных авторов от 40 и выше 50 % .

Многолетний опыт научных сотрудников и технических специалистов АО НПЦ «Молния» в обследовании магистральных газопроводов (МГ) с использованием методов неразрушающего контроля в режиме дистанционного, наружного и выборочного контроля в шурфах, а также диагностирования газопроводов при переизоляции позволяет внести вклад в изучение причин возникновения и развития стресс-коррозионных дефектов .

С тяжелыми последствиями связаны аварии, произошедшие в последние годы на подземных газопроводах во всем мире. Как правило, в сообщениях о подобных происшествиях не указываются их причины .

Однако, обобщенный анализ литературы показывает, что за последнее десятилетие число аварий газопроводов, обусловленных стресс-коррозией, превышает число аварий трубопроводов из-за дефектов потери металла .

В то же время, количество стресс-коррозионных дефектов, по данным внутритрубной дефектоскопии, которая является самой производительной технологией обнаружения дефектов, в сотни раз меньше, чем общее число дефектов потери металла. Это свидетельствует об очень низкой степени выявляемости стресс-коррозионных дефектов, данной технологией, на начальной стадии их развития, когда локальная колония поверхностных трещин еще не начала срастаться в магистральную. Поэтому, несмотря на значительный прогресс в изучении причин возникновения стресс-коррозии, а также в совершенствовании технологий производства, монтажа, технического диагностирования и ремонта, доля отказов газопроводов, по причине возникновения и развития таких дефектов, продолжает неуклонно увеличиваться и имеет угрожающий характер .



Pages:   || 2 | 3 |


Похожие работы:

«Предисловие редактора перевода Предисловие В отечественной литературе, по священной проблемам эволюции, создалась своеобразная двойственно сть. С одной Предисловие редактора перевода стороны, в учебниках и руководствах изложение дарвинизма, как правило, следует канонической схеме с много словными доказательствами самого ф...»

«Губкин Андрей Александрович Динитрозильные комплексы железа, S-нитрозотиолы и коэнзим Q как антиоксиданты в системах, моделирующих окислительный стресс Специальность 03.00.02 биофизика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва 2...»

«ЛЕГАЛОВ Андрей Александрович ЖУКИ-ТРУБКОВЕРТЫ (COLEOPTERA: RHYNCHITIDAE, ATTELABIDAE) МИРОВОЙ ФАУНЫ (МОРФОЛОГИЯ, ФИЛОГЕНИЯ, СИСТЕМАТИКА, ЭКОЛОГИЯ) Специальность 03.00,09 энтомология АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой ст...»

«СОСТАВ РАБОЧЕЙ ГРУППЫ И КОНСУЛЬТАНТОВ по разработке образовательной программы послевузовского профессионального образования по специальности "03.02.05 – энтомология" № Фамилия, имя, Ученая степень, Занимаемая Место работы з...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КАЛУЖСКОЙ ОБЛАСТИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ДЕТЕЙ КАЛУЖСКОЙ ОБЛАСТИ "КАЛУЖСКИЙ ОБЛАСТНОЙ ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИЙ ЦЕНТР УЧАЩИХСЯ" ОТЧЕТ О САМООБСЛЕДОВАН...»

«Областное государственное автономное образовательное учреждение дополнительного профессионального образования "Институт повышения квалификации педагогических работников" ОО "Педагогическая ассоциация ЕАО" Использование деятельностного по...»

«КОМПЛЕКС ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК 1. Пояснительная записка Направленность программы "Экомаршруты в зоомир": естественнонаучная в области биологии, экологии и сельского хозяйства. Актуальность программы. В настоящее время в экологическом образовании сложилась ситуация, которая создала условия ограниченных возможностей общени...»

«© 2004 г. Д.С. ЕРМАКОВ, Ю.П. ПЕТРОВ ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАНИЕ: МНЕНИЕ ЭКСПЕРТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕРМАКОВ Дмитрий Сергеевич кандидат химических наук, зав. кафедрой естественнонаучных дисциплин Новомосковского филиала университета Российской академии образования. ПЕТРОВ Ю...»

«Государственное санитарно-эпидемиологическое нормирование Российской Федерации 4.2. МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ. БИОЛОГИЧЕСКИЕ И МИКРОБИОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ Энтомологические методы сбора и определения насекомых и клещей вредителей продовольственных запасов и непродовольственного сырья Методические указания...»

«Таврический научный обозреватель № 8(13) — август 2016 www.tavr.science УДК: 619:616.995.121.3 Кабардиев С. Ш. д.в.н., ФГБНУ Прикаспийский зональный НИВИ Газимагомедов М. Г. д.в.н., ФГБНУ Прикаспийский зональный НИВИ...»

«Самарская Лука: проблемы региональной и глобальной экологии. 2012. – Т. 21, № 1. – С. 184-187. М.С. Гурьева, Л.А. Морозова, А.Н. Бармин. Геоэкологические проблемы качества водных ресурсов Астраханской области и их рацион...»

«Общество с ограниченной ответственностью "Центр экологического проектирования, сертификации и аудита" (ООО "ЦЭПСА") УТВЕРЖДАЮ Генеральный директор ООО "ЦЭПСА" М.И. Сергеева 15 августа 2016 г. МАТЕРИАЛЫ комплексного экологическо...»

«ПРОТОКОЛ семинара-совещания по обсуждению рамочных документов по минимизации социальных и экологических рисков проекта "Сохранение и развитие малых исторических городов и поселений" 24 июня 2016 г. г. Москва ПРИСУТСТВОВ...»

«Гогузоков Тимур Халифович ЭКОЛОГО-ФАУНИСТИЧЕСКАЯ И ЗООГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МУХ-ЖУРЧАЛОК (DIPTERA, SYRPHIDAE) КАБАРДИНО-БАЛКАРИИ Специальность 03.00.08 ДИССЕРТАЦИЯ на соискание уч...»

«План мероприятий КГБОУ ДО "Хабаровский краевой центр развития творчества детей и юношества" на 2017 год № Наименование мероприятия Сроки Ответственный п/п проведения январь Краевая он-лайн викторина, посвященная Году январь ЦХЭР экологии Краевой (заочный) этап Российского январь ЭБЦ национального юниорского во...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Южно-Уральский государственный университет Юридический институт Кафедра "Предпринимательское, конкурентное и экологическое право" Методические рекомендации по прохождению учебной практики Вид п...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный университет им. А.М . Горького" ИОНЦ "ЭКОЛО...»

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный аграрный университет имени Н...»

«Пояснительная записка Рабочая программа по биологии для 6 класса составлена на основе федерального компонента государственного образовательного стандарта основного общего образования на базовом уровне, утвержденного 5 марта 2...»

«УДК 574/577 СОДЕРЖАНИЕ ЖЕЛЕЗА В НЕКОТОРЫХ ПРИРОДНЫХ ОБЪЕКТАХ В УСЛОВИЯХ АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ (ЗАБАЙКАЛЬСКИЙ КРАЙ) Копылова Л.В., Лескова О.А. ФГБОУ ВО "Забайкальский государственный университет", Чита, e-mail: kopylova.70@mail.ru В данной статье п...»

«Уфимский государственный авиационный технический университет НТК "Технические концепции и проекты создания авиационных двигателей для малой и региональной авиации". ЦИАМ. 03.10.17 Семейство перспективных авиационных поршневых двигателей АПД-Уфа Докладчик Еникеев Р.Д., зав. каф. Д...»

«Программа консультационной помощи государствам Центральной и Восточной Европы, Кавказского Региона и Центральной Азии по вопросам охраны окружающей среды Документация 9-х Российско-Германских Дней экологии 2012 в Калининградской области 23-24 октября 2012 г....»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ ИНСТИТУТ ХОЛОДА И БИОТЕХНОЛОГИЙ Е.С. Сергачёва ПИЩЕВЫЕ И БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ДОБАВКИ Учебно-методическое по...»

«7-ЫЕ РОССИЙСКО-ГЕРМАНСКИЕ ДНИ ЭКОЛОГИИ В КАЛИНИНГРАДЕ, 13 14 ОКТЯБРЯ 2010 Г. ДОКУМЕНТАЦИЯ по заказу Федерального министерства окружающей среды, охраны природы и безопасности реакторов, реферат KI II 5 в сотрудничестве с Правительством Калининградской области, Министерством жилищно-коммунального хозя...»







 
2018 www.new.pdfm.ru - «Бесплатная электронная библиотека - собрание документов»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.