Обнаружение дефектов в трубопроводах и канализациях

Падение напряжения на резисторах R1 и R2 UБАЛЛАСТН.:

(2.34)

Сопротивления резисторов R1 и R2:

(2.35)

Из стандартного ряда Е48 выбираем резисторы номиналом 249 Ом. Аналогично проводим расчет для резистора R3. Полученное сопротивление при этом составило 75 Ом.

2.7 Датчики

2.7.1 Выбор и обоснование метода контроля

Основной метод оптического вида контроля, который реализуют кроулеры - это визуально-оптический метод. Его характеристики даны в таблице 2.6 [7].

Таблица 2.6 - Характеристики визуально-оптического метода НК.

Название метода	Область применения	Факторы, ограничивающие область применения	Контролируемые параметры	Чувствительность	Погрешность %
Визуально-оптический	Дефектоскопия с помощью микроскопов, стереоскопия. Размерный контроль с помощью проекционных устройств. Эндоскопия внутренних поверхностей, интроскопия	Минимальная яркость изображения ОК не менее 1 кд/м2.	Размеры изделий, дефектов, отклонения от заданной формы.	(0.6*л)/А	0,1 - 1

Кроулеры так же могут оснащаться дополнительной измерительной аппаратурой, которая расширяет возможности устройства по контролю или диагностике заданного ОК. Это могут быть, например, акустические или вихретоковые датчики. В рамках данного дипломного проекта, на устройство планируется установка датчика горючих газов (пропан, бутан, метан) или датчика паров жидких углеводородов (бензин, ацетон). Эти датчики позволят производить предремонтную диагностику объектов нефтегазового комплекса (газопроводы, бензопроводы, резервуары для ГСМ), для принятия решения о возможности дальнейшего проведения ремонтных работ. Существует множество различных типов газоаналитических датчиков. Рассмотрим три наиболее распространенных типа [8].

Оптико-абсорбционные. В основу принципа действия газоанализаторов заложен оптико-абсорбционный метод анализа газа, основанный на измерении поглощения инфракрасной (ИК) энергии анализируемым компонентом. Степень поглощения ИК-энергии излучения зависит от концентрации анализируемого компонента в газовой смеси. Каждому газу присуща своя область длин волн поглощения, это обуславливает возможность проведения избирательного анализа газов. Функциональная схема работы этих датчиков изображена на рисунке 2.11.



Рисунок 2.11 - Функциональная схема оптико-абсорбционных датчиков.

К преимуществам датчиков данного типа следует отнести крайне малую погрешность выходного сигнала от температуры окружающей среды, а также возможность работы в широком диапазоне измерений.

К недостаткам, датчиков данного типа относятся зависимость выходного сигнала от наличия в среде пыли или дыма, а также относительно большие габариты из-за наличия газовой кюветы с множеством световых призм для увеличения проходимого ИК-лучом пути. Этот недостаток не позволяет применять данные датчики в малогабаритных устройствах, таких как проектируемый видеокроулер.

Термокаталитические. Принцип действия датчика основан на каталитическом сгорании углеводородных газов и паров на чувствительном элементе датчика. Датчик состоит из двух элементов (чувствительного и опорного), установленных в одном корпусе и разделенных экраном (рисунок 2.12). Элементы представляют собой платиновые терморезисторы, покрытые керамикой оксида алюминия (чувствительный элемент - активирован Pt - Pd катализатором). Выходной сигнал датчика обусловлен разностью температур чувствительного и опорного элемента в присутствии горючих газов.

Рисунок 2.12 - Устройство термокаталитического датчика

Преимуществом этих датчиков является их малые габариты и вес, а недостатком - возможность измерять лишь довзрывные концентрации горючих газов. Однако, даже в этом случае применение данного датчика возможно в рамках проектируемого устройства.

Полупроводниковые. Принцип действия датчика основан на увеличении проводимости полупроводниковой керамики, находящейся при температуре 400 - 450оС в присутствии восстанавливающих газов (рисунок 2.13). При питании датчика стабилизированным током выходной сигнал (Uвых) образуется за счет разницы падения напряжения на чувствительном элементе в чистом воздухе (Uв) и газовой среде (Ur).



Рисунок 2.13 - Устройство полупроводникового датчика температуры

Преимущества и недостатки у полупроводникового датчика практически те же, что и у термокаталитического. Однако из-за отсутствия опорного элемента в датчике, кол-во проводов для работы с ним сокращено с 3 до 2. Это позволит применить кабель с меньшим числом жил, что более приемлемо для проектируемого устройства.

После анализа наиболее распространённых типов газоаналитических датчиков, для применения выбран полупроводниковый датчик.

2.7.2 Выбор параметров контроля

В качестве измерительного оборудования на кроулер установлен полупроводниковый датчик горючих газов ПГС-1Ех. Значения основных параметров датчика, для каждого измеряемого компонента, даны в таблице 2.7.

Таблица 2.7 - Параметры датчика для измеряемых компонентов.

Определяемый компонент	Еденица измерения, %	Диапазон измерений	Коэффициент преобразования	Еденица физ. величины
Метан (СН4)	НКПР	0 - 50	0.32	мВ
Пропан (С3Н8)	НКПР	0 - 50	0.64	мВ
Бензин (C6H6)	НКПР	0 - 50	0.9	мВ

НКПР - минимальное содержание горючего газа или пара в воздухе, при котором возможно распространение пламени по смеси на любое расстояние от источника [9].

Например, для метана НКПР равен 5% объемной доли в воздухе, для пропана - 2,1%, для бензина - 4%.

Газоанализатор обеспечивает выдачу сигнала, пропорционального значению концентрации определяемого компонента. Значение концентрации определяемого компонента по выходному сигналу вычисляется по формуле:

(2.36)

где Uвых - выходной сигнал датчика в мВ;

Un - нижняя граница выходного сигнала, равная 2 мВ;

Кn - номинальный коэффициент преобразования, согласно таблице 2.2;

Следовательно, номинальная функция преобразования датчика по выходному токовому сигналу имеет вид:

(2.37)

гдеС - значение концентрации определяемого компонента;

График зависимости выходного сигнала в мВ от процентного содержания исследуемого компонента в единицах НКПР, представлен на рисунке 2.14.



Рисунок 2.14 - Значение выходного сигнала от концентрации измеряемого компонента для датчика ПГС-1Ех.

2.7.3 Оценка чувствительности контроля

Для газоаналитических датчиков чувствительность к измеряемым компонентам обычно выражается в специальных единицах - PPM.

PPM (сокращение от англ. parts per million - «частей на миллион») - единица измерения концентраций и других относительно малых величин.

1 ppm = 0,001‰ = 0,0001%.

Для датчика ПГС-1Ех чувствительность к метану и пропану составляет 10 ppm, а для бензина - 100 ppm. В пересчёте на объёмную долю в воздухе, это составит 0,001% и 0,01% соответственно.

Более подробные характеристики чувствительности датчика приведены в таблице 2.8.

Стоит отметить, что данная чувствительность, а также прочие технические характеристики датчика обеспечиваются только при полном соблюдении условий эксплуатации.

Таблица 2.8 - Параметры чувствительности датчика ПГС-1Ех.

Регистрируемый газ в газо-воздушной смеси	Чувствительность к измеряемому компоненту, ppm	Диапазон регистрации, % об.	Газочувствительтельность (отношение сопротивлениягаз чувств.слоя в воздухе к сопротивлению в контрольной газовой смеси (Rвоздух/Rc , где индекс С-концентрация газа в газовой смеси, % об.)	Относи-тельнаяпогреш-ностьреги-страции, %	Время установ-ления 95% сигнала (t0.95), не более, с
Бензин	100	0,01 - 2,0	Rвоздух/R0.5неменее 7	10	2
Метан	10	0,001 - 2,5	Rвоздух/R1.0 не менее 3	10	2
Пропан	10	0,001 - 1,0	Rвоздух/R0.5 не менее 5	10	2

Применяемая в разрабатываемом устройстве видеокамера, обладает светочувствительностью 0,5 лк. Более подробные характеристики видеокамеры, приведены в таблице 2.4.

2.7.4 Описание выбранных датчиков.

Для определения расстояния до засора используется инфракрасный датчик расстояния. Который устанавливается под камерой и не мешает камере, а также камера не мешает датчику. Для крепления датчика в корпусе сделано отверстие. Используем датчик типа GP2Y0A02YK0F (рисунок 2.15).

Рисунок 2.15 Инфракрасный датчик GP2Y0A02YK0F.



Рисунок 2.16 Размеры инфракрасного датчика.

Инфракрасный датчик выбран из за его малогабаритности и простоты установки, что немало важно из за ограниченных габаритов.

Для определения положения кроулера используем гироскопFutaba GY401 (рисунок 2.17).

Компактный, легкий гироскоп Futaba GY401 с нулевым дрейфом по температуре, защищенный от вибрации и ударов.

Конструктивные особенности гироскопа:

Компактный, легкий гироскоп Futaba GY401, основой которого является SMM (SiliconMicroMachine) датчик совмещенный со схемой управления гироскопом.

Датчик GY401 имеет нулевой дрейф по температуре (проще говоря изменения температуры не оказывают влияние на выполняемые функции), защищен от вибрации и ударов.

Корпус гироскопа изготовлен из специального материала, обладающего антистатическими свойствами.

Функциональные особенности GY401:

Переключатель реверса;

Возможность переключения режимов Normal / AVCS с передатчика;

Управление чувствительностью гироскопа в режимах Normal / AVCS с передатчика;

Настройка нейтрального положения режимов Normal / AVCS;

Различные задержки для сервоприводов с разным быстродействием;

Определение нейтрали в режиме AVCS;

Установка нейтрального положения при включении на основе анализа текущего положения ручек.

Рисунок 2.17 Гироскоп GY401.

Рабочее напряжение, В: 3 - 6

Габариты датчика Д х Ш х В, мм.: 27 х 27 х 20

Вес, грамм: 27

Тип датчика: SMM

Диапазон температуры, С: от -10 до +50

Данный гироскоп выбран из заего хороших габаритных и физических показателей.

На проектируемое устройство, планируется установка датчика горючих газов, который через многожильный соединительный кабель будет подключаться к соответствующему портативному газоанализатору.

В качестве датчика, был выбран полупроводниковый сенсор ПГС-1Ех, производства фирмы «Фармэк» [14].

Сенсор разработан для использования в приборах, предназначенных для обнаружения утечек, сигнализаторах, измерителях концентрации горючих и токсичных газов в воздухе (рисунок 2.18).

Его преимуществами являются высокая чувствительность и быстродействие, низкое энергопотребление, взрывобезопасное исполнение, небольшой размер и вес.

Рисунок 2.18 - Датчик ПГС-1Ех в обычном и взрывозащищённом исполнении.

Во взрывозащищённом исполнении, датчик может поставляться как для контроля двух компонентов (метан - пропан), так и трёх (метан - пропан, бензина). Технические характеристики датчика представлены в таблице 2.9.

Таблица 2.9 - Технические характеристики датчика ПГС-1Ех

Напряжение питания, В	1 - 2,4
Потребляемый ток, мА	40 - 110
Сопротивление чувствительного слоя, МОм	1 - 3
Линейность в диапазоне, НКПР %	0 - 50
Исполнение	Взрывобезопасное
Быстродействие, с (не более)	3
Время прогрева, мин (не более)	2
Масса, г (не более): - с взрывобезопасным корпусом - без взрывобезопасного корпуса	120 3
Средняя наработка на отказ при соблюдении условий эксплуатации, ч (не менее)	10 000

Условия эксплуатации сенсора:

- температура окружающей среды от минус 60 до плюс 100 0С;

- относительная влажность газа до 98 % при 35 0С без конденсации влаги;

- атмосферное давление 87.8 - 19.7 кПа (660 - 900 мм.рт.ст.);

- содержание в воздухе сернистых газов (SO2, H2S), и хлорсодержащих соединений, вызывающих коррозию чувствительного слоя и корпуса недопустимо;

- значение концентрации исследуемых компонентов не должно превышать верхний порог измерения на 25%;

- ориентация в пространстве - любая.

Для работы с датчиком ПГС-1Ех был выбран переносной газоанализатор «Сигнал-02» (рисунок 2.19). Данный прибор предназначен для поиска и локализации утечек взрывоопасных газов и паров (метан, пропан, бутан, гексан пары спирта, бензина и т.п.). Газоанализатор «Сигнал-02» определяет уровень загазованности в подвалах, колодцах и других помещениях технологических объектов, где по условиям эксплуатации возможно образование взрывоопасных смесей категории ПВ, Т4 [15].



Рисунок 2.19 - Сигнализатор горючих газов «Сигнал-02».

Технические характеристики прибора приведены в таблице 2.10.

Таблица 2.10 - Технические характеристики прибора «Сигнал-02»

Параметр	Значение
Температурные условия работы, гр.0С	От -20 до +40
Относительная влажность рабочей среды ,%	95
Степень защиты от внешних воздействий, не ниже	IP-54
Выдерживает вибрационные воздействия с амплитудой,Гц	35
Марка взрывозащиты	1 ExbdIIBT 4
Измерение концентрации взрывоопасных газов и паров в диапазоне (0…50)% НКПР при основной абсолютной погрешности не более, %	± 5
Дополнительная абсолютная погрешность при изменении температуры окружающей среды, %	± 2,5
Время срабатывания звуковой сигнализации, сек	10
Порог срабатывания ограничителя тока в цепях искрозащиты, А	0,5
Подача звукового сигнала разряда аккумуляторов и мигающего светового сигнала происходит при напряжении питания ниже, В	4,2
При включении питания и разбалансе мостовой схемы измерений на воздухе происходит	световая индикация
Время непрерывной работы сигнализатора, ч	7
Средняя наработка на отказ сигнализатора, без учета датчика и аккумуляторов, ч	10 000
Масса снаряженного сигнализатора, г	550
Габаритные размеры снаряженного сигнализатора, мм:	194х92х36
Средний срок службы, лет	10

В комплект поставки прибора входят: сигнализатор «Сигнал-02», удлинительный кабель, сенсор ТКС-1, сетевой адаптер, инструкция по эксплуатации, чемодан укладочный (рисунок 2.20).

По требованию заказчика сигнализатор может комплектоваться удлинителем кабельным различной длины.

Рисунок 2.20 - Комплект поставки газоанализатора «Сигнал-02».

Принцип работы сигнализатора основан на регистрации изменения сопротивления газочувствительного сенсора при наличии в воздухе измеряемого компонента. Напряжение разбаланса встроенного в прибор измерительного моста, пропорционально концентрации исследуемого компонента (например, метана).

Отсчет результатов измерения производится по светодиодной линейке с дискретностью 5% НКПР.

2.8 Устройство управления двигателями

Для управления шаговыми двигателями возьмём драйвер двигателей на основе микросхемы АТ2313 (рисунок 2.21), который способен управлять двумя двигателями.

Для управления шаговымидвигателямиможноиспользоватьтерминал программы HyperTerminal.

В этой схеме можно контролировать два шаговых двигателя шагом через RS232 порт компьютера.

-шаговые двигатели до 24В, 500мА,

- электропитание ......... 12-24 VDC.

Рисунок 2.21 - Монтажная плата драйвера двигателей.

Рисунок 2.22 - Схема управления шаговым двигателем.

Управление шаговым двигателем может осуществляться в двух режимах: шаговом и микрошаговом. Что даёт возможность вращать двигатель на низкой скорости. Управление шаговыми двигателями по шине RS-232 облегчает управление и коммутации с персональным компьютером.

Рисунок 2.23 - Принципиальная схема драйвера шаговых двигателей.

Принцип работы схемы.

А MAX232 IC используется для преобразования сигналов из последовательного порта ПК на уровне TTL. А микросхема AT2313 принимает сигналы от последовательного порта и управляет шаговыми двигателями.

Сигналы от МК поступают черезULN2803Aкоторая является драйвером, для нагрузки до 500мА.

Двигатель, можно повернут влево или вправо, отправив команды с терминала программы. Максимум 32000 шагов может быть достигнуто в каждой команде.

Плата драйвера двигателя крепиться на внутренней стороне крышки кроулера при помощи клея типа «Момент» и напрямую соединяются с двигателями.

Конструкция кроулеравыполнена, так что все проводники от камеры датчиков положения и двигателя беспрепятственно проходят по конструкции до платы управления и при этом не контактируют с внешней средой.

Такая конструкция позволяет хорошо защитить все электрические части от коррозии и замыкания.

2.9 Формирование алгоритма контроля

Технический контроль проводится в соответствии с технической документации и организуется по правилам, установленным стандартом предприятия. Алгоритм выполнения операции контроля представлен на рисунке 2.24.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 2.24 - Алгоритм контроля.

Анализ приведенной схемы показывает, что сущность контроля определяется выполнением двух следующих функций:

-получение информации о фактическом состоянии объекта контроля, его контролируемых параметрах и показателях качества (эту информацию называют первичной);

-сопоставление первичной информации с установленными требованиями, критериями и нормами (информация об отклонениях фактических параметров и показателей качества от заданных называется вторичной).

Вторичная информация используется для выработки управляющего решения, направленного на объект контроля. При этом решается главная задача управления качеством - сведение к минимуму или полное устранение выявленных отклонений в ходе технологического процесса изготовления продукции.

2.10 Разработка методики контроля

Помещение устройства внутрь ОК может производиться через рабочие колодцы или же отводы (рисунок 2.25).

Рисунок 2.25 - Помещение кроулера в трубопровод через рабочий колодец.

В случае отсутствия прямого доступа к трубам относительно малых диаметров (порядка 100 мм), допускается вываривание специального технологического отверстия.

Устройство по своей конструкции не герметично, и поэтому не предназначено для контроля труб с сильным затоплением или же с повышенной влажностью воздуха (относительная влажность воздуха не более 80%). Перед началом работ, проверяется уровень заряда питающей батареи. Его должно хватать для запланированного времени контроля.

По мере продвижения устройства по ОК, оператор внимательно наблюдает за его внутренним состоянием. Возможные дефекты, которые могут встречаться на пути кроулера (рисунок 2.26):

- коррозионные и другие образования на внутренних стенках ОК (рисунок 2.26 а);

- выступающие части. Например, отводы труб (рисунок 2.26 б);

- засоры (рисунок 2.26 в);

- пробоины и вмятины (рисунок 2.26г);

- выход трубы из ряда и других отклонений от первоначального расположения;

- дефекты в корне сварного шва.

Рисунок 2.26 - Возможные внутренние дефекты внутри ОК.

а - коррозия и другие образования на внутренних стенках объекта контроля; б - выступающие части; в - засоры; г - пробоины и вмятины;

По окончании работ, целесообразно отключить питание кроулера в целях экономии заряда батареи, а затем извлечь устройство с помощью кабеля. Расшифровка результатов контроля может проводиться непосредственно во время контроля объекта, или же, в случае записи видеосигнала в файл, после проведения работ.

Методика проведения измерений концентрации горючих газов с помощью прибора «Сигнал-02», приведена ниже.

Перед началом работы следует непосредственно подсоединить датчик к разъему, расположенному на лицевой панели сигнализатора, либо через удлинитель кабельный, входящий в комплект прибора.

Внимание: не допускается включение прибора без присоединённого датчика во избежание выхода сигнализатора из строя.

Включить тумблер питания, расположенный на боковой накладке сигнализатора. После включения тумблера питания происходит прогрев датчика прибора в течении 60 с. Во время прогрева все светодиоды шкалы мигают с периодом 2 с. После завершения прогрева на светодиодной шкале зажигается крайний слева желтый светодиод (круглого сечения), индицирующий включение шкалы % НКПР.

По истечении этого времени прогрева на светодиодном индикаторе сигнализатора должен светиться светодиод шкалы, соответствующий «нулевому» показанию прибора.

Если в отсутствии горючих газов или паров в месте расположения датчика, показание шкалы отличается от нулевого, необходимо провести коррекцию «нуля» сигнализатора. Мигание светодиода, соответствующего «нулевому» показанию прибора, свидетельствует об уходе нуля прибора в область отрицательных сигналов, и требуется провести коррекцию нуля.

Коррекция «нуля» сигнализатора производится в отсутствии горючих газов или паров в месте расположения датчика.

Наличие в месте расположения датчика сигнализатора горючих газов и паров индицируется светодиодной шкалой прибора с дискретностью 5% НКПР.

При концентрации горючего газа и паров более 20% НКПР, сигнализатор подает прерывистый звуковой сигнал при этом зажигается красный светодиод с маркировкой «ПОРОГ».

При снижении напряжения аккумуляторных батарей сигнализатора ниже 4,2 В - 4,4 В, раздается прерывистый звуковой сигнал и начинает мигать крайний слева желтый светодиод (круглого сечения), индицирующий включение шкалы % НКПР.

Внимание: для предотвращения выхода аккумуляторов из строя необходимо выключить тумблер питания сигнализатора и осуществить их зарядку.

Если показания шкалы сигнализатора в чистом воздухе отличаются от «0», то коротким нажатием на кнопку, расположенную под сетевым тумблером, на время менее 0,5 с производится коррекция нуля прибора. Скорректированное нулевое показание светодиодной шкалы сигнализатора появляется через 0.5 с после нажатия на кнопку. При повторном нажатии на кнопку светодиодная шкала сигнализатора снова покажет некорректированное значение.

После выключения сигнализатора повторное включение допускается не менее, чем через 10 с.

2.11 Разработка метрологического обеспечения

К применению допускается контрольно-испытательное оборудование, прошедшее поверку или метрологическую аттестацию, имеющее свидетельства о поверке или аттестации и используются только в течение срока действия этих документов.

Поверка и метрологическая аттестация оборудования осуществляется сторонними организациями, имеющими лицензии на право проведения поверки или аттестации согласно периодичности этой работы, указанной в учётной карточке на оборудование.

Организует проведение поверки и аттестации (отбор, доставку, возврат, регистрацию результатов) начальник лаборатории. Изъятое из применения для поверки, аттестации или ремонта контрольно-испытательное оборудование до отправки на поверку или метрологическую аттестацию ставится в помещение для хранения приборов на отдельное место или обозначается соответствующими табличками для недопущения попадания в эксплуатацию.

Результаты поверки, метрологической аттестации или ремонта фиксируется начальником лаборатории в учётных карточках на оборудование. Поверка оборудования подтверждается свидетельством, выдаваемым на каждую единицу, аттестация - свидетельством или аттестатом, техническое освидетельствование - актом технического освидетельствования. Копии свидетельств, аттестатов, актов технических освидетельствований хранятся в специальной папке у начальника лаборатории.

К каждой применяемой единице оборудования в местах, доступных для осмотра, прикреплена бирка. Бирка даёт информацию о пригодности оборудования к применению. При направлении на ремонт, поверку, метрологическую аттестацию или же техническое освидетельствование бирка изымается, а после удостоверения пригодности оборудования к применению - возобновляется [16].

Основной поверяемый объект в рамках проектируемого комплекса - сигнализатор горючих газов «Сигнал-02». Ниже описана методика, а также средства поверки данного прибора.

Условия поверки.

Периодичность поверки устанавливается предприятием, эксплуатирующим сигнализатор, в зависимости от условий эксплуатации, но не реже одного раза в год.

Сигнализатор подлежит обязательной поверке при замене газочувствительного сенсора.

Диапазон измерений концентраций метана, пропана, бутана, а также иных взрывоопасных газов и паров: (0…50)% НКПР.

Основная абсолютная погрешность должна быть не более ±5% НКПР (СН4).

При проведении поверки должны соблюдаться следующие условия:

- температура окружающего воздуха: (+5…+40)С;

- относительная влажность окружающего воздуха: до 80%;

- атмосферное давление: 108 кПа.

Баллон с ПГС должен эксплуатироваться при соблюдении следующих условий:

- температура окружающего воздуха: (+5…+40)С;

- расход смеси: (100±25)мл/мин.

Баллоны, предназначенные для поверочных газовых смесей данного состава, запрещается заполнять другими газами и газовыми смесями, производить любые операции, которые могут увлажнить или замаслить их внутренние поверхности, запрещается также перекрашивать баллоны или изменять их маркировку.

Определение основной абсолютной погрешности измерения производится с применением поверочных газовых смесей из баллонов под давлением.

При проведении поверки должны применяться средства поверки, указанные в таблице 2.11.

Таблица 2.11 - Средства поверки сигнализатора «Сигнал-02».

Наименование	Тип	ГОСТ (ТУ)	Примечание
Прибор комбинированный	Ц4317	ГОСТ 10373-82
Термометр лабораторный		ГОСТ 215-73	(0…50)С
Ротаметр	РКС-1-0.25	ГОСТ 9932-75
ПГС №1			Атмосферный воздух
ПГС №2 в баллонах		ТУ6-16-3907-87	(1…1,5)% СН4 с воздухом
ПГС №3 в баллонах		ТУ6-16-3907-87	(2,2-2,5)% СН4 с воздухом
Психрометр	ПВ-1Б	ГОСТ 27544-87
Секундомер	СМ-60	ГОСТ 5072-79

Примечание: при проведении поверки допускается замена средств измерений, приведенных в таблице 2.11, любыми другими, имеющими метрологические характеристики не хуже указанных средств измерений.

Поверяющие приборы должны быть надежно заземлены.

Перед проведением поверки сигнализатора "Сигнал-02" необходимо:

- проверить сигнализатор на отсутствие внешних повреждений;

- включить питание сигнализатора и прогреть прибор в соответствии с инструкцией по эксплуатации;

- проверить исправность функционирования прибора.

Проведение поверки.

Провести проверку комплектности сигнализатора в соответствии с паспортом на устройство.

Проверить соответствие серийного номера на корпусе прибора приведенному в паспорте.

Убедиться в сохранности пломбы завода-изготовителя или ремонтной организации. Приборы, не удовлетворяющие требованиям, к дальнейшим операциям по поверке не допускаются.

Методика определения погрешности измерения:

- включить питание сигнализатора и прогреть прибор в течении не менее 15 мин до стабилизации показаний;

- поместить датчик сигнализатора в ПГС№1 (атмосферный воздух) и при необходимости установить нулевое показание светодиодной шкалы.

- собрать поверочный стенд в соответствии со схемой.

- подать на датчик сигнализатора поочередно смеси из баллонов ПГС No2 и ПГС No3. Каждую ПГС подавать до получения установившихся показаний цифрового табло, но не более 1 мин. Расход ПГС: (100±25)мл/мин.

- зафиксировать результаты измерений по светодиодной шкале сигнализатора;

- при необходимости осуществить коррекцию чувствительности потенциометром регулировки усиления. Отвинтить винт под пломбой крепящий боковую накладку. Снять накладку, при этом освободится доступ к регулировочному винту потенциометра регулировки усиления. Регулировка чувствительности проводится на максимальной концентрации метана, регистрируемой сигнализатором (50% НКПР).

Методика проверки времени срабатывания аварийной сигнализации:

- включить питание сигнализатора и прогреть прибор в течении не менее 15 мин до стабилизации показаний;

- собрать поверочный стенд.

- подать на датчик сигнализатора смесь из баллона ПГС3. Расход ПГС: (100±25)мл/мин;

- зафиксировать секундомером момент появления свечения красного светодиода, индицирующего порог 20% НКПР. Измеренный секундомером интервал времени от момента подачи смеси ПГС 3 на сенсор до момента появления свечения красного светодиода, индицирующего сигнальный порог (20% НКПР), называется временем срабатывания аварийной световой сигнализации датчика. Время срабатывания аварийной световой сигнализации сигнализатора не должно превышать 8с.

В обратной последовательности смонтировать корпус сигнализатора и произвести опломбирование.

Обработка результатов измерения.

Погрешность измерения сигнализатора определяется как:

С = |Сi - Cп|,(2.38)

где Сп - паспортное значение концентрации ПГС;

Сi - измеренное значение.

Сигнализатор «Сигнал-02» считается годным, если С 5% НКПР.

Оформление результатов поверки.

На сигнализатор, прошедшей испытания с положительным результатом, выдается свидетельство о поверке по установленной форме.

На сигнализатор, не прошедший испытаний, выдается справка о непригодности.

Оформление протокола поверки приведено в приложении А.

2.12 Сборка кроулера

Спроектированное устройство представлено на сборочном чертеже РММП 76190000.001 СБ. Устройство состоит из платформы 17 с просверленными в ней отверстиями для крепежа. На платформу клеем ВК-5 приклеивается алюминиевая подкладка 2 толщиной 1 мм, которая предназначена для обеспечения соосности осей конического редуктора и мотор-редуктора. После установки конического редуктора 37 на подкладку 2, редуктор закрепляется на платформе с помощью ромбической скобы 3, а также винта, гайки и шайбы М4 21, 41 и 42.

Далее на входной вал редуктора одевается жёсткая муфта 4. В муфту вставляется выходной вал мотор-редуктора5. Под мотор-редуктор предварительно ложится резиновая подкладка 7, а сам он крепится к платформе с помощью винта, гайки и шайбы М3,5 22, 39 и 40. После, на платформу крепятся колёсные стойки 8. В них устанавливают с натягом подшипники, а в подшипники устанавливают ось 38 (посадка с натягом).

Перед установкой крышки 1, в неё заранее устанавливают разъем «Лемо» 15, который крепится с внутренней стороны крышки гайкой М14 16.

Сборка поворотного механизма камеры выполняется отдельно от основной части.

В корпус камеры 33 вставляют светодиоды 34. Светодиоды 34устанавливаются на тонкую резиновую полоску шириной 8 мм, а затем вставляются в отверстия на передней части корпуса камеры 33. Лента со светодиодами клеится к внутренней стороне корпуса камеры 33 клеем типа «Момент». Камера 35 крепится винтами к крышке корпуса камеры 33, предварительно на крышку с внутренней стороны устанавливают гироскоп для определения угла поворота камеры в плоскости кроулера, проводники от всех электрических частей протягивают через боковое отверстие в корпусе камеры, а саму крышку поворотными движениями устанавливают на корпус камеры и завинчивают винтами. После сборки корпуса камеры крышку запаивают припоем типа: П 14 офлюсованный ТУ 48-1728138/ОПП-006-2000.

Корпус камеры 33 устанавливают в паз корпуса камера - держателя14 где заранее установлен подшипник 27 (устанавливается с натягом). В корпус камера-держателя 14 устанавливают двигатель 10, который крепиться к корпусу винтом и гайкой, вал двигателя должен попасть в отверстие корпуса камеры и закрепляется стопорным винтом. С другой стороны камера-держателя 14 устанавливают гироскоп, на клей типа «Момент». Все проводники протягивают вдоль корпуса камера-держателя. На задней стороне крепят крышку 13 корпуса камера-держателя 14 с помощью винтов и гайки. Проводники продевают через отверстие в крышке 13. Боковые отверстия закрывают крышками 26 с помощью винтов.

Вал конструкции поворотного механизма продевают через отверстие в крышке 1 кроулера, где уже установлен подшипник 12 и с внутренней стороны устанавливают и закрепляют зубчатое колесо 11.

Двигатель 10 устанавливают на стойке двигателя 31 с помощью винтов и гаек 25 и 24. На вал двигателя 10 устанавливают зубчатое колесо 23 и фиксируют стопорным винтом. Стойку двигателя 31 крепят к крышке кроулера винтом и гайкой 30 и 25, при этом зубчатые колёса должны войти в зацепление.

Под двигателем 10 устанавливают датчик расстояния 36.

По верхней части крышки прокладывают необходимую электропроводку.

Также на крышку с помощью клея ВК-5 крепят плату драйвера двигателя. Затем крышку устанавливают на платформу и крепят с помощью винтов М5 32. Редуктор дополнительно крепится к крышке с помощью 8-ми винтов М3 (тип А).

На втулки 19 насаживают резиновые колёса 18, а затем втулки насаживают на выходные оси. Колёса крепятся на осях колпачковыми гайками М5 20.

Все стыки металлических деталей спаивают привоем П 14 (офлюсованный ТУ 48-1728138/ОПП-006-2000).

Внутреннюю атмосферу кроулера заполняют газообразным аргоном, что даёт возможность увеличить влага защищённость конструкции.

После моделирования видеокроулера в системе Kompas 3D, расчет МЦХ модели показал, что масса кроулера без провода составила 1090 г. Т.е. у силовой установки привода есть достаточный запас по мощности.

2.13 Разработка методики контроля

Устройство по своей конструкции герметично, и поэтому предназначено для контроля труб с сильным затоплением или же с повышенной влажностью воздуха. Также следует учитывать уклон поверхности ОК относительно линии горизонта. Он должен быть небольшим и составлять порядка ± 5°. Это предотвратит самопроизвольное скатывание кроулера вниз или же невозможность его подъема вверх.

Перед началом работ, проверяется уровень заряда питающей батареи. Его должно хватать для запланированного времени контроля. Силовые провода кабеля подключаются к источнику питания через регулятор тока, который позволяет изменять по необходимости скорость движения кроулера. Провода, по которым передаётся видеосигнал, подключаются к любому регистрирующему устройству, способному обрабатывать видеосигнал в формате PAL. В этом случае целесообразно использовать любой ноутбук, вычислительной мощности которого хватит для приёма и последующей записи сигнала в видеофайл.

По мере продвижения кроулера по ОК оператор внимательно наблюдает за состоянием его внутренних стенок. В частности нужно оценить степень коррозии металла. Также следует обратить внимание на наличие посторонних выступающих частей (например, подтёков сварных швов) или же на наличие посторонних предметов внутри контролируемого объекта.

По окончании работ, целесообразно отключить питание кроулера в целях экономии заряда батареи, а затем извлечь устройство с помощью кабеля.

Расшифровка результатов контроля может проводиться непосредственно во время контроля объекта, или же, в случае записи видеосигнала в файл, после проведения работ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе работы над техническим заданием было разработано устройство для телеинспкции труб - малогабаритный«видеокроулер».

Был произведен анализ: объекта контроля, возможных дефектов, существующих технологий визуального-оптического осмотра, а также технических средств для проведения телеинспекции. Сформулированы основные задачи для дальнейшего проектирования.

Было принято решение о расширении возможностей устройства по диагностике объектов нефтегазовой отрасли, путём установки на него датчика горючих газов и паров жидких углеводородов. После анализа основных типов газоаналитических датчиков, было принято решение об установке полупроводникового датчика горючих газов.

После разработки структурной схемы установки контроля, был спроектирован малогабаритный видеокроулер. В процессе проектирования были произведены необходимые расчёты по механической и электронной части устройства. Кроме того, была подобрана конкретная модель датчика горючих газов и портативный газоанализатор к нему.

Спроектированное устройство по конструкции и возможностям уступает своим зарубежным аналогам, однако по стоимости для конечного потребителя в РБ превосходит. На основании экономического обоснования разработки данного комплекса, можно сделать вывод, что внедрение данного комплекса для телеинспекции труб, дает положительный годовой экономический эффект (16 тыс. российских руб.).

В процессе работы над дипломным проектом было освоено трёхмерное моделирование, а также процесс автоматизации создания конструкторской документации в САПР Кompas 3D. Также закреплены навыки по работе в вычислительной системе МathCAD.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Бусурин, В.И. Волоконно-оптические датчики. Физические основы, вопросы расчёта и применения / В.И. Бусурин, Ю.Р. Носов. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 256 с.

2. ГОСТ 10705-80. Трубы стальные электросварные. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 1980. - 39 с.

3. Юхин, Н.А. Дефекты сварных швов и соединений / Н.А. Юхин. - М.: Энергоатомиздат, 2007. - 214 с.

4. Марков, П.И. Волоконно-оптическая интроскопия / П.И. Марков, А.А. Кеткович, Д.К. Сатаров. - Л.: Машиностроение, 1987. - 286 с.

5. Сайт ОАО «Пергам-инжиниринг». Оборудование для визуально-оптической дефектоскопии [Электрон.ресурс] - Режим доступа: www.mirndt.ru

6. Сайт «Мир робототехники» [Электрон.ресурс] - Режим доступа: www.roboart.narod.ru

7. ГОСТ 23479-79. Контроль неразрушающий. Методы оптического вида. Общие требования. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 1980. - 270 с.

8. Котюк, А.Ф. Датчики в современных измерениях / А.Ф. Котюк. - М.: Радио и связь, 2006. - 296 с.

9. ГОСТ Р 51330.9-99. Электрооборудование взрывозащищённое. Часть 10. Классификация взрывоопасных зон. - М.: Изд-во стандартов, 2001. - 41 с.

10. Конструирование радиоэлектронной аппаратуры: Методические указания к курсовой работе для студентов заочной формы обучения специальности 1-54 01 01 «Методы и приборы контроля качества и диагностики состояния объектов» / Сост. В.Ф. Поздняков - Могилев: ГУВПО Белорусско-Российский университет, 2005. - 28 с.

11. Сайт ОДО «Сфератрейд» [Электрон.ресурс] - Режим доступа: www.secur.by

12. Иванов, М.Н. Детали машин: Учебник для машиностроительных специальностей вузов / М.Н. Иванов, В.А. Фигенов. - 12-е изд. испр. - М.: Высш. шк., 2008. - 408.: ил.

13. Сайт НПФ «Электропривод» [Электрон.ресурс] - Режим доступа: www.electroprivod.ru

14. Сайт ОДО «Фармэк» [Электрон.ресурс] - Режим доступа: http://pharmec.net

15. Сайт ООО «Политехформ-М». Аппаратура контроля для предотвращения техногенных катастроф [Электрон.ресурс] - Режим доступа: www.ptfm.ru

16. Ермолов, И.Н. Методы и средства неразрушающего контроля качества / И.Н. Ермолов, Ю.Я. Останин. - М.: Высш. шк., 1988. - 368 с.

17. Сударикова, Е.В. Неразрушающий контроль в производстве: Учебное пособие. ч.2 / Е.В. Сударикова - СПб.: ГУАП, 2007. - 137 с.

18. Сударикова, Е.В. Неразрушающий контроль в производстве: Учебное пособие. ч.1 / Е.В. Сударикова - СПб.: ГУАП, 2007. - 192 с.

19. Прохорчик, Н.А. Сертификация персонала в области неразрушающего контроля. Журнал «Стандартизация» №1 / Н.А. Прохорчик - Мн.: БелГИСС, 2002. - 80 с.

20. ГОСТ 12.0.003-74 ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация. - М.: Издательство стандартов, 1975. - 11с.

21. ГОСТ 12.1.002-84 ССБТ. Электрические поля промышленной частоты. Допустимые уровни напряжённости и требования к проведению контроля на рабочих местах. - М. Издательство стандартов, 1984. - 11 с.

22. СНБ 2.04.05-98 Естественное и искусственное освещение. - Мн. Издательство стандартов, 1998. - 25 с.

23. ГОСТ 2.106-96. ЕСКД. Общие требования к текстовым документам. - М.: Изд-во стандартов, 1997. - 28 с.: ил.

Размещено на Allbest.ru