Отчет по практике на примере АО « Павлодарский нефтехимический завод»

 

                                                                                                                                                 

 

1.2 Методы и средства теплового неразрушающего контроля.

Вибротепловизионные метод

Метод особенно перспективен для анализа изделий, работающих в условиях вибрации. В материалах с дефектами структуры под воздействием вибрации возникают температурные поля, что обусловлено рассеянием энергии колебаний на дефектах и превращением ее в теплоту за счет внутреннего перегрева в материале. В областях нарушения гомогенности структуры возникают локальные зоны перегрева объекта. На термограммах вибрирующих пластин и других объектов четко выявляются дефекты типа расслоений, несплошностей и т.п.

Метод тепловой томографии

Тепловая томография - метод визуализации внутренних сечений объекта с помощью тепловых эффектов. Его можно реализовать импульсным облучением объекта плоским равномерным пучком излучения и последовательной регистрацией "тепловых отпечатков" дефектов или неоднородностей теплофизических параметров контролируемой структуры на противоположной стороне изделия с помощью быстродействующего тепловизора.

 

 

Методы теплового контроля на основе термофотоупругости

В современной технологии, особенно лазерной, широко применяются  высокопрозрачные оптические кристаллы, например в качестве линз для фокусировки форсированного излучения, резонаторов мощных лазеров, защитных иллюминаторов, материалов для вытяжки ИК световодов и т.п. Важнейшей характеристикой подобных материалов является абсолютное значение натурального показателя поглощения оптического излучения, который, в свою очередь, определяет долю энергии, поглощенную в материале при прохождении через него мощного потока излучения. Эта характеристика позволяет прогнозировать лучевую прочность материалов, динамику их разогрева в процессе облучения, потери в линиях световодной связи и т.п.

Вихретокотепловой метод

Вихретокотепловой (ВТТ) метод основан на радиоимпульсном возбуждении металлических объектов полем индуктора, приеме теплового отклика приповерхностным преобразователем во время и после теплового воздействия и анализе амплитудно-временной информации. Ход теплового процесса определяется теплофизическими и одновременно электромагнитными параметрами объекта, что позволяет в одном эксперименте проводить исследования как тепловыми, так и вихретоковыми методами. В частности, коэффициент температуропроводности чувствителен к химическому составу, тепловому старению, термообработке, размерам зерна сплавов. С помощью метода ВТТ возможна так же тепловая толщинометрия ферромагнитных и тонкостенных изделий, изделий с грубой поверхностью и др.

Теплографический ТНК композитов

Контроль тонкостенных оболочек из полимерных композиционных материалов, прочность которых существенно  зависит от дефектов типа воздушных расслоений, "слипнутых" отслоений и т.д., эффективен с помощью комбинированного теплоголографического метода. Он заключается в нагреве (тепловом нагружении) изделия и совместной регистрации термограмм и голографических интерферограмм нагретой поверхности. При этом обнаружение дефектов производится по наличию аномалий интерференционных полос, а их протяженность и глубина залегания на основании анализа термограмм контролируемой зоны изделия при его нагреве галогенными лампами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Тепловизионные приборы

2.1 Назначение

Тепловизоры относятся  к инфракрасным сканирующим пирометрам, предназначены для наблюдения объектов по их собственному излучению. Принцип действия приборов этого типа основан на преобразовании излучения инфракрасного (ИК) диапазона в видимый диапазон длин волн излучения. Спектральный диапазон, в котором работают тепловизоры, определяется интервалами длин волн в области максимума энергии излучения наблюдаемых объектов в соответствующих окнах прозрачности атмосферы. Обычно это интервалы длин волн от 3,5 до 5,5 мкм или от 8 до 13,5 мкм.

В отличие от изображений  в видимой и ближней инфракрасной областях спектра, полученных за счет отраженного излучения объекта  и различий в отражательной способности  его элементов и отражающего  фона, тепловые (инфракрасные) изображения создаются за счет собственного теплового излучения объекта и определяются различиями в температуре и излучательной способности его элементов и окружающего фона. Изменения температуры поверхности излучения объекта в определенной мере соответствуют деталям визуально наблюдаемой картины, поэтому создаваемые тепловизором изображения в основном отвечают представлениям о форме и размерах рассматриваемых объектов.

 

                      

2.2 Классификация

 

Тепловизоры делятся на: 

1. Стационарные. Предназначены для применения на промышленных предприятиях для контроля за технологическими процессами в температурном диапазоне от −20 до +2000 °C. Такие тепловизоры, зачастую имеют азотное охлаждение, для того, чтобы обеспечить нормальное функционирование приемной аппаратуры. Основу таких систем составляют, как правило, тепловизоры третьего поколения, собранные на матрицах полупроводниковых фотоприемников.

2. Переносные. Новейшие разработки в области применения тепло-визоров на базе неохлаждаемых микроболометров из кремния, позволило отказаться от использования дорогостоящей и громоздкой охлаждающей аппаратуры. Эти приборы обладают всеми достоинствами своих предшественников, таких как малый шаг измеряемой температуры (0,1 °C), при этом позволяют применять тепловизоры в сложных оценочных работах, когда простота использования и портативность играют очень большую роль. Большинство портативных тепловизоров имеют возможность подключения к стационарным компьютерам или ноутбукам для оперативной обработки поступающих данных.

2.3 Принцип устройства

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ё

 

Рисунок 1 – Принцип  устройства

 

Инфракрасное излучение, генерируемое объектами А, через фокусирующую линзу B попадает на матрицу C, находящуюся в фокусе линзы . Матрица формирует образы объектов, пропорционально степени их нагрева . Обычно, в современных тепловизорах применяется микроболометрическая матрица - пластина, состоящая из множества микроболометров – резисторов, сопротивление которых пропорционально величине воздействующего на них ИК излучения. Чем больше количество микроболометров в матрице – тем четче получаемое изображение, но и, соответственно сложнее прибор и выше цена. Самые простейшие тепловизоры, например GUIDE MOBIR M2 имеют матрицы размерами 120*120 элементов = 14 400 пикселей, что безусловно меньше матриц современных любительских фотоаппаратов, однако вполне достаточно для целей технической диагностики . Более дорогие тепловизоры могут иметь матрицы объемом 100 000 пикселей и больше. Затем, полученный образ передается в блок электронной обработки изображения D, который преобразует температурную картину в стандартное видеоизображение E, при этом, возможна обработка изображения в цвете, т.е. объекты, имеющие разную температуру будут отображаться на дисплее различными цветами. Благодаря тому, что все объекты излучают инфракрасные волны пропорционально температуре а также то, что исправность\неисправность большинства технологического, энергетического оборудования можно диагностировать по степени их нагрева, современные тепловизоры позволяют быстро, качественно, безопасно и точно дистанционно определять возможные проблемы и устранять их возникновение в таких отраслях, как энергетика и энергосбережение, строительство, машиностроение, химическая промышленность, предотвращать пожары и аварии, способствовать сбережению тепла и энергии .  

 

 

 

 

 

2.4 Области  применения

 

Сейчас тепловизоры  широко применяются в самых различных  областях – от научных исследований и медицины до промышленных предприятий и атомной энергетики. Тепловизор, как универсальный прибор, может быть использован для решения актуальных задач диагностики, мониторинга, неразрушающего контроля и энергетических обследований. Например, тепловизоры  применяются в целях военной разведки  и охраны объектов. В  ручной  тепловизионный   ночной   визир  человека  можно увидеть в  полной   темноте   на   расстоянии   300   м.   Объекты   обычной военной техники видны  на расстоянии  2-3 км. На  сегодняшний  день  созданы видеокамеры данного микроволнового диапазона с выводом изображения на  экран компьютера, чувствительностью (разрешаемой способностью  разницы  температур отдельных участков поверхности) в несколько сотых градуса.  Это значит,  что если вы при входе в свою  парадную взялись за  ручку  двери,  чтобы  открыть ее, то ваш тепловой отпечаток будет виден на  этой  ручке   целых  полчаса. Даже дома при выключенном свете  вы  будете  светить  как  маяк  даже  через занавеску.  В метро можно  спокойно  отличить  людей,  которые  только   что вошли.

           Перспективно использование тепловизоров  для нахождения  дефектов в различных установках.  Естественно, когда  в  какой-нибудь  установке  или узле  наблюдается   повышение  или   понижение  тепловыделения   при  каком - нибудь процессе в местах, где этого  не  должно  быть,  или   тепловыделение (теплопоглощение) в подобных узлах сильно различается, то  неполадку   можно своевременно  исправить.  Иногда некоторые дефекты можно заметить  только с помощью тепловизора. Например, на мостах  и тяжелых  опорных  конструкциях при  старении  металла  или  нерасчетных  деформациях  начинает   выделяться больше  энергии,  чем   должно.   Появляется   возможность   диагностировать состояние  объекта,  не  нарушая  его  целостности,  хотя  могут  возникнуть трудности,   связанные   с    не   очень   высокой   точностью,    вызванной промежуточными конструкциями.

           Таким образом, тепловизор  можно  использовать как оперативный  и, пожалуй, единственный контроллер состояния безопасности  многих  объектов  и предотвращать    катастрофы.    Проверка     функционирования     дымоходов, вентиляции, процессов тепло и массообмена, атмосферных явлений становится  на  порядки  удобнее, проще, информативнее.

           Широкое применение тепловидение нашло в медицине. В современной медицине тепловизионное обследование  представляет мощный диагности-ческий метод, позволяющий выявлять такие патологии,  которые плохо поддаются  контролю  другими  способами.  Тепловизионное  обследование служит для диагностики на ранних стадиях (до рентгенологических  проявлений, а в  некоторых  случаях  задолго  до  появления  жалоб  больного)  следующих заболеваний: воспаление и опухоли молочных желез,  органов  гинекологической сферы,  кожи,  лимфоузлов,  ЛОР-заболевания,  поражения  нервов  и   сосудов конечностей,   варикозное   расширение   вен;   воспалительные   заболевания желудочно-кишечного  тракта,   печени,   почек;   остеохондроз   и   опухоли позвоночника.  Как  абсолютно  безвредный   прибор   тепловизор   эффективно применяется в акушерстве и педиатрии.

           У здорового  человека   распределение   температур   симметрично относительно  средней  линии  тела.  Нарушение  этой  симметрии   и   служит основным критерием тепловизионной диагностики заболеваний. По участкам  тела с аномально высокой или низкой температурой можно распознать симптомы  более 150 болезней на самых ранних стадиях их возникновения.

           Термография — метод  функциональной  диагностики, основанный  на регистрации инфракрасного излучения  человеческого  тела, пропорциональ-ного его  температуре.  Распределение  и   интенсивность  теплового  излучения  в норме  определяются  особенностью  физиологических  процессов,  происходящих в  организме, в  частности как в поверхностных, так и  в  глубоких  органах. Различные  патологические  состояния  характеризуются   термоасимметрией   и наличием температурного градиента между зоной повышенного  или   пониженного излучения и симметричным участком тела, что отражается на   термографической картине. Этот факт  имеет  немаловажное  диагностическое  и  прогностическое значение, о  чем  свидетельствуют  многочисленные клинические исследования.

Выделяют два основных вида термографии:

- контактная холестерическая термография;

- телетермография.

Телетермография основана на преобразовании инфракрасного излучения тела человека в электрический  сигнал, который  визуализируется на экране тепловизора.

Контактная холестерическая  термография опирается на оптические свойства холестерических жидких кристаллов, которые проявляются изменением окраски в радужные цвета при нанесении их  на  термоизлучающие поверхности. Наиболее  холодным  участкам   соответствует красный  цвет, наиболее  горячим—синий. Нанесенные  на  кожу композиции  жидких  кристаллов, обладая  термочувствительностью  в пределах 0.001 С, реагируют на тепловой  поток  путем  перестройки молекулярной структуры.

После рассмотрения  различных  методов  тепловидения  встает вопрос о способах интерпретации термографического изображения. Существуют визуальный и количественный способы оценки  тепловизионной картины.

Визуальная (качественная) оценка термографии позволяет определить расположение, размеры, форму и структуру  очагов  повышенного излучения, а  также ориентировочно оценивать величину  инфракрасной радиации. Однако при визуальной оценке невозможно  точное  измерение температуры. Кроме того, сам  подъем  кажущейся  температуры в термографе оказывается зависимым от скорости развертки и  величины поля. Затруднения для клинической оценки результатов  термографии заключаются в том, что подъем температуры на небольшом по площади участке оказывается малозаметным. В результате  небольшой  по размерам патологический очаг может не обнаруживаться.

2.5 Условия  проведения теплового контроля

Условия проведения контроля:

1. Тепловизионные измерения наружных поверхностей ограждающих конструкций проводят в зимний или переходные периоды года при температурном перепаде между внутренним и наружным воздухом минимально 15⁰.

2.Тепловой контроль  рекомендуется проводить для  наружных поверхностей, не подвергающеихся  воздействию солнечной радиации  в течение предшествующих 12 часов.  Если прямое и/или рассеянное  солнечное излучение нагревает  экспониуемые части контролируемых объектов и создаст области аномальных температур, то их специальными приемами отличают от температурных полей, обусловленных наличием дефектов в контролиуемыом объекте.

3.Тепловой контроль  технических устройств, сооружений  и их элеменов, находящихся на  открытом воздухе, не рекомендуется проводить в дождь, туман, снегопад и при наличии снега, инея, влаги на поверхности.