Статья опубликована в рамках: LI Международной научно-практической конференции «Вопросы технических и физико-математических наук в свете современных исследований» (Россия, г. Новосибирск, 25 мая 2022 г.)
Наука: Технические науки
Секция: Энергетика и энергетические техника и технологии
Скачать книгу(-и): Сборник статей конференции
дипломов
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА ДЕФЕКТА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ПРОВЕДЕНИЯ АКУСТИКО-ЭМИССИОННОГО КОНТРОЛЯ
АННОТАЦИЯ
В статье рассматривается метод определения типа дефекта после проведения акустико-эмиссионного контроля. Автор анализирует сигналы, полученные при проведения акустико-эмиссионного контроля, выделяя в них критерии, способные определить тип дефекта. Также представлена блок-схема программы, позволяющая автоматически определить тип дефекта по введенным критериям, определёнными автором.
Ключевые слова: акустическая эмиссия, трубопровод, дефект, техническое диагностирование.
Трубопроводные системы, сосуды и аппараты, применяемые в нефтегазовой и нефтехимической отрасли на текущий момент, эксплуатируются в течении не одного десятка лет. С каждым годом риск возникновения аварии увеличивается. Для предотвращения аварийных ситуаций периодически производится контроль неразрушающими методами и техническая диагностика.
Однако для контроля технического состояния нефтегазового и нефтехимического оборудования, имеющего большие габаритные размеры, наиболее эффективно применение автоматизированных систем непрерывной диагностики (мониторинга). Такие системы основаны на анализе данных, получаемых с множества датчиков, установленных на объекте контроля, позволяют точно определить момент наступления аварийных ситуаций.
Наиболее эффективными методами неразрушающего контроля для непрерывного мониторинга состояния оборудования являются пассивные методы контроля, к которым в том числе и относится метод акустической эмиссии.
Текущая система анализа сигналов акустической эмиссии заключается в определении класса опасности, но не определении типа дефекта. Для решения данной проблемы необходимо определить критерии, способные разделить сигналы разные виды дефектов. Такими критериями были выбраны длительность сигнала, максимальная плотность сигнала и частота, на которую приходится эта плотность.
В ходе исследования были рассмотрены сигналы от трех видов дефектов: трещина, коррозия и расслоение. Для каждого исследуемого сигнала были определены численные значения для каждого из выбранных критериев. Результаты исследований представлены в таблице 1.
Таблица 1.
Результаты исследования сигналов акустической эмиссии
Тип дефекта |
Длительность, мс |
Максимальная спектральная плотность энергии, мкВт |
Частоты максимумов спектральной плотности энергии, кГц |
Трещина |
100 |
450 |
120 |
110 |
430 |
100 |
|
90 |
480 |
110 |
|
Расслоение |
150 |
495 |
160 |
150 |
562 |
180 |
|
300 |
790 |
150 |
|
200 |
630 |
135 |
|
300 |
650 |
170 |
|
200 |
995 |
140 |
|
Коррозия |
350 |
1710 |
190 |
400 |
2355 |
230 |
|
500 |
1420 |
150 |
Представим результаты исследования в виде множества точек в трехмерном пространстве, где ось абсцисс будет представлять длительность сигнала в миллисекундах, ось ординат – максимальная спектральная плотность энергии в микроваттах, а ось аппликат – частота максимума спектральной плотности энергии в килогерцах. (рис.1).
Рисунок 1. Визуальное представление результатов исследования
Все полученные точки разделяются на три кластера, каждая точка которой однозначно определяет типа дефекта: трещина, коррозия или расслоение. Остальная часть пространства однозначна не определена. Для однозначного определения этого пространства воспользуемся методом «ближайшего соседа», заключающегося в том, что объест классифицируется ближайшем его соседом, определенным ранее.
Для определения «ближайшего соседа» воспользуемся евклидовой метрикой, согласно которой расстояние между двумя точками с координатами ( и (
определяется по формуле (1):
(1)
Таким образом необходимо произвести 12 расчетов для каждой новой точки. Для ускорения процесса определения дефекта была разработана программа на языке Basic, которая получает на входе: длительность, максимальную плотность энергии и частоту, на которую приходится этот максимум, а на выходе выдает тип дефекта. (рис.2)
Рисунок 2. Блок-схема разработанной программы
Для проверки данной программы были заданы сигналы, представленные в таблице 2.
Таблица 2.
Сигналы для проверки работоспособности программы
Проверяемый сигнал |
Длительность, мс |
Максимальная спектральная плотность энергии, мкВт |
Частоты максимумов спектральной плотности энергии, кГц |
Трещина |
150 |
100 |
300 |
Коррозия |
300 |
1500 |
300 |
Расслоение |
160 |
505 |
160 |
Численные эксперименты показали, что каждый тип сигнала распознается точно, при этом время работы программы не превысило 1 секунды.
Таким образом выделены критерии, позволяющие отличить разные типы дефектов по сигналам акустической эмиссии, на основе чего разработана программа, позволяющая быстро и точно определять тип дефекта в практических условиях.
Список литературы:
- Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов: постановление Госгортехнадзора России от 09.06.03 № 77[Электронный ресурс] // URL: https://docs.cntd.ru/document/901865927 (дата обращения: 23.05.2022)
дипломов
Оставить комментарий