Дипломная работа на тему:
Модернизация приборов ультразвукового контроля труб
ВВЕДЕНИЕ
Экономическая политика промышленных предприятий направлена на повышение эффективности производства и качества продукции. Наиболее эффективное и распространенное в практике технологического, приемочного и эксплуатационного контроля качества материалов, полуфабрикатов, изделий, машин, установок и конструкций являются средства ультразвукового неразрушающего контроля. Начало промышленному производству средств УЗНК в нашей стране положено 41 год назад - в 1959 году в Кишинёве был создан завод "Электроточприбор". Нынешнее состояние на рынке отечественных производителей аппаратуры для неразрушающего контроля оставляет желать лучшего. Массового производства приборов ультразвуковой дефектоскопии, способного удовлетворить современным потребностям промышленных предприятий, нет. Аналогичное оборудование ведущих западных фирм, например Крауткремер, стоит чрезвычайно дорого (свыше 30 тысяч долларов США) и к тому же ориентация на зарубежного производителя не способствует становлению Российской экономики, развитию высоких технологий и поддержанию отечественного производителя.
Одно из наиболее перспективных применений дефектоскопов - это контроль продукции трубных предприятий. По данным поступающим из прессы, в Уральском регионе объем выпускаемой продукции трубных предприятий от общероссийского составляет свыше 50%, поэтому освоение на предприятиях радиоэлектронной промышленности Урала данного типа продукции можно считать одним из перспективных направлений. В частности, ведущий разработчик сложной электронной продукции Государственное унитарное предприятие "УПКБ Деталь" имея опыт в разработке ультразвуковых дефектоскопов ( УДС1 в настоящее время эксплуатируется на Синарском трубном заводе ) в конце 2000г. получило предложение от Челябинского трубопрокатного завода произвести модернизацию существующего парка оборудования для неразрушающего контроля сварных труб большого диметра для нефтегазовой промышленности. Основной причиной для Челябинцев сделать настоящее предложение послужила хорошая репутация конструкторского бюро "Деталь" и географическая близость предприятий. При обсуждении основных требований, предъявляемых к конкретному оборудованию, были взяты за основу существующие приборы, как отечественного, так и импортного производства: USIP фирма Крауткрамер; УДС-1 ГУП "УПКБ Деталь"; УД11УА ВНИИНК Кишинев УД-82УА ВНИИНК Кишинёв, а также применяемая технология контроля качества труб в службе неразрушающего контроля Челябинского трубопрокатного завода. В результате было выработано техническое задание и частично определены пути реализации дефектоскопа. Копия согласованного технического задания приведена ниже.
ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
на ОКР "Модернизация приборов ультразвукового контроля труб" шифр "Эхо-2"
1 Цель и назначение работы
Целью работы является расширение функциональных возможностей, снижение веса и габаритов приборов неразрушающего контроля качества продукции в цехах трубопрокатного завода.
Назначение работы состоит в создании перспективной модели ультразвукового дефектоскопа для автоматизированного многоканального контроля сварных швов, околошовных зон и основного металла торцов электросварных труб большого диаметра.
Условное обозначение дефектоскопа УДС-02.
2 Технические требования
Состав дефектоскопа.
В комплект поставки дефектоскопа должно входить:
электронный прибор 1 ,
комплект кабелей 1,
паспорт 1,
руководство по эксплуатации 1.
2.2. Требования к генератору импульсов возбуждения
2.2.1. Число генераторов 12,
2.2.2. Частота следования импульсов в системе, кГц 5,0 ± 0,5 или 10 ±1
2.2.3. Длительность импульсов с дискретом 0,05 мкс, мкс 0,05 - 1,0
2.2.4. Напряжение генератора, В 200 и 400
2.2.5. Смещение импульсов возбуждения относительно 0-100 импульсов синхронизации с шагом 0,1 мкс, мкс
2.2.6. Режим работы генераторов последовательный
2.3. Требования к усилителям
2.3.1 Число усилителей для каналов:
предварительных 12,
основных: 3
1 по дефекту,
1по теневому сигналу,
1 по донному сигналу
2.3.2. Частотный диапазон, МГц 2,5 ± 0,25
2.3.3. Полоса пропускания, МГц 0,5 ± 0,05
2.3.4. Регулировка усиления:
в предварительных усилителях плавно или с шагом 0,1 дБ, дБ 20,
в основных усилителях с шагом 2 дБ, дБ 80
2.3.5. Детектирование однополупериодное
2.3.6. ВРЧ в основном канале по дефекту, дБ 15
2.3.7. Число опорных точек для ВРЧ не менее 8
Стробблокировка в канале дефекта от начала по амплитуде
синхронизирующего импульса до начала зоны контроля
зондирующего с возможностью отключения
импульса не более
0,5 высоты экрана
2.4 Требования к зоне контроля
2.4.1. Число зон контроля:
по дефекту и тени 1,
по донному сигналу с запуском по заднему
фронту зоны контроля по тени 1
2.4.2. Задержка зон контроля с шагом 0,1 мкс, мкс 0-200
2.4.3. Длительность зон контроля с шагом 0,1 мкс, мкс 0-200
2.4.4. Длительность зоны контроля донного сигнала, мкс 10
2.4.5. Подавление помех в каждом такте 2 или 4 цикла
2.4.6. Регулировка порога от высоты экрана дисплея, % 5-100
2.5. Требования к сигнализации
2.5.1. Сигнализация наличия отраженного сигнала 3 красных
в каналах дефекта, отсутствия сигнала в каналах тени
светодиода,
и донного сигнала с задержкой длительностью:
в режиме "автомат" 1 с,
в ручном режиме без задержки
2.5.2. Сигнализация срабатывания, индикация на дисплее
номера такта и конфигурации датчиков (по вызову из меню)
2.6. Изображение отраженных сигналов
2.6.1. Дисплей электролюминесцентный или ЖК с подсветкой
с размером экрана ~120х100 мм
2.6.2. Изображение зон контроля форме ступеньки на основной линии развертки
2.6.3. Изображение отраженных сигналов видеосигнал
2.6.4. Запуск развертки по синхронизирующему импульсу
2.6.5. Режимы работы 1) настройка, 2) работа,
3) Откл.
2.7. Выходы и интерфейсы
Релейные выходы: наличия дефекта, отсутствия 1, с гальванической
теневого и донного сигналов, параллельный 4-х разрядный код
развязкой через
номера такта
оптронную пару
2.7.2. Последовательный интерфейс RS-232 двусторонний, для управления прибором и передачи результатов настройки и работы
2.8. Панель управления
2.8.1. Представление на экране дисплея
2.8.2. Задание меню через функциональные кнопки и курсор
Регулировка усиления, параметров,
установка параметров регулировки установка конфигурации
клавиатурой и кнопками «больше» и
«меньше»
2.9. Питание
2.9.1. Питание от сети переменного тока по ГОСТ 13109-97 напряжением (220 ±22) В частотой (50 ± 0,5) Гц
Условия эксплуатации
2.10.1.По условиям эксплуатации прибор классифицируется в соответствии с ГОСТ 12997-84 как предназначенный для информационной связи с другими приборами, электрический, третьего порядка, не имеющий точностных характеристик, защищенный от попадания внутрь прибора твердых тел и от агрессивных сред, виброустойчивый.
2.10.2. Устойчивость к воздействию температуры и влажности В2,
2.10.3. Устойчивость к воздействию синусоидальных вибраций N2
Прибор должен быть разработан с учетом присутствия в атмосфере цеха пыли и фтора
Прибор должен быть выполнен в настольном исполнении
Время непрерывной работы не менее 16 часов.
Прибор должен иметь режим самотестирования основных узлов
2.11. Требования по метрологии
2.11.1 Прибор является пороговым средством контроля.
2.12. Сертификация
2.12.1 Приборы должны иметь сертификаты качества.
2.13 Надежность
2.13.1. Срок службы приборов должен быть не менее 10 лет,
2.13.2. Гарантийные обязательства: 18 месяцев, из них 6 месяцев хранения.
3 Этапы работ
| № п/п | Этапы работ и их содержание | Ориентировочная продолжительность работ | Примечание |
| 1 | Разработка конструкторской документации, изготовление и испытание макетов на оборудовании заказчика, корректировка КД | 6 месяцев | |
| 2 | Изготовление 3-х опытных образцов дефектоскопов. Проведение предварительных испытаний и испытаний на оборудовании заказчика | 9 месяцев | |
| 3 | Корректировка КД по результатам испытаний. Доработка и поставка заказчику 3-х дефектоскопов | 3 месяца | |
| 4 | Изготовление и поставка заказчику 7-ми дефектоскопов | 9 месяцев |
Сроки выполнения работ по этапам уточняются договорными документами.
4 Порядок приемки этапов работы
4.1 Работы первого и второго этапов принимаются на техническом совещании исполнителя. Окончанием этапов является дата утверждения протоколов испытаний макета и опытных образцов.
Приемка и поставка дефектоскопов производится в соответствии с техническими условиями на дефектоскоп, согласованными с заказчиком.
Настоящее ТЗ может уточняться в процессе разработки дефектоскопа.
Не углубляясь в физическую сущность ультразвуковой дефектоскопии, кратко определим основные процессы и методы неразрушающего контроля. Ультразвуковая эхоскопия - это методы и технические средства получения визуальной информации о внутренней структуре различных объектов и сред путем использования явлений отражения, рассеяния и поглощения ультразвуковых сигналов, образующихся при взаимодействии ультразвукового излучения с исследуемым объектом. Слово "Эхоскопия" происходит от греческих слов echo - эхо и skopeo - смотрю, буквальном смысле оно обозначает только наблюдение эхо - сигналов. Однако со временем это слово приобрело более широкий смысл: под ним понимается не только получение визуальной информации, но и определение на основе этой информации параметров исследуемой среды. Интерес к практическому использованию ультразвуковой эхоскопии обусловлен в первую очередь тем, что из-за различной природы ультразвуковых и электромагнитных волн (видимого света, рентгеновских лучей и др.) она позволяет наблюдать оптически непрозрачные структуры за счет механических, точнее акустических свойств, что в некоторых случаях невозможно при использовании проникающих электромагнитных излучений. Причем, важным преимуществом является то, что при низких интенсивностях ультразвуковых сигналов они безвредны для живых организмов. Поэтому ультразвуковая дефектоскопия используется для целей медицинской диагностики и дефектоскопии различных изделий, включая медицинское и техническое применение ультразвуковой микроскопии, а также визуализации подводных объектов. Дальнейшее расширение внедрения ультразвуковых методов визуализации и измерений идет параллельно с решением проблем разработки более оптимальных методов преобразования акустических полей в оптические изображения и создания средств, обеспечивающих переход от качественного анализа этих изображений к количественному. С каждым годом растет число публикаций по ультразвуковой эхоскопии. Но большинство из них представляют собой научные статьи, посвященные отдельным вопросам реализации и применения соответствующих систем. Обобщающие работы опубликованы по практическому, в частности диагностическому, применению ультразвуковых эхоскопов. Однако до сих пор в нашей стране не изданы книги, в которых обобщенно и последовательно были бы рассмотрены теоретические и технические аспекты, актуальные для разработчиков этих систем.