Разработка малогабаритного видеокроулера для телеинспекции трубопроводов

Рисунок 3.2 - Габаритные и присоединительные размеры мотор-редуктора IG-32GM

Напряжение питания двигателя 12В. Выходная мощность 4 Вт. Номинальная частота вращения данного двигателя n_ЭД составляет 5300 мин^-1. Следовательно общее передаточное число всего привода U₀:

(3.9)

Передаточное отношение следует разделить на 2 ступени. Первой ступенью будет являться планетарный редуктор, который встраивается в мотор IG-32GM, а второй ступенью будет являться конический редуктор. Из поставляемых к данному электродвигателю понижающих передач, был выбран планетарный редуктор с передаточным числом равным U₁ = 14. Следовательно, передаточное отношение конического редуктора U₂ должно составлять:

(3.10)

Исходя из габаритных характеристик (ширина платформы) и передаточного отношения, был выбран конический редуктор с двумя выходными валами фирмы SHAYANG YE INDUSTRIAL (рисунок 3.3).

Рисунок 3.3 - Конический редуктор с двумя выходными валами

Некоторые характеристики данного редуктора:

– передаточное отношение U = 12;

– масса m = 250 г.;

– номинальный срок службы t = 12000 ч.

После моделирования видеокроулера в системе Kompas 3D, расчет МЦХ модели показал, что масса устройства без провода составила 1404 грамма. Т.е. у силовой установки кроулера есть достаточный запас по мощности.

3.4 Моделирование и расчёт оптико-электронной части кроулера

По техническому заданию, разрешающая способность видеокамеры должна составлять не менее 420 ТВ линий. Исходя из этого, была взята миникорпусная камера KPC-VSN700PHB (рисунок 3.4) фирмы KT&C (Южная Корея).

Рисунок 3.4 - Миникорпусная камера KPC-VSN700PHB

Технические характеристики данного устройства представлены в таблице 3.2 [11].

Таблица 3.2 - Технические характеристики камеры KPC-VSN700PHB

ПЗС-матрица	1/3» SONY Super HAD CCD II
Частота развертки	PAL:15,625 кГц (Г), 50 Гц (В)
Разрешение	550 ТВЛ
Действующие пиксели	PAL: 752 (Г) х 582 (В)
Угол поля зрения	72о
Светочувствительность	0,5 лк / F2.0
Отношение сигн./шум	48 дБ
Напряжение питания	12В, IMAX = 90 мА
Масса	81 г
Габаритные размеры	30х30х28,5

В качестве основного освещения, на видеокроулер был установлен светодиодный прожектор PicLight, состоящая из 3 светодиодов мощностью по 1 Вт каждый (рисунок 3.7). Дополнительное освещение состоит из 7 светодиодов марки КИПД 80Э20-Б1-П, окаймляющих объектив видеокамеры по контуру.

Данные светодиоды имеют высокую яркость, и малый диаметр (5 мм). Производитель ОАО «Протон» (рисунок 3.5).

Рисунок 3.5 - Светодиоды серии КИПД

Основные характеристики светодиодов марки КИПД 80Э20-Б1-П представлены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 - Характеристики светодиодов КИПД 80Э20-Б1-П

Диапазон рабочих температур	- 60°С … + 85°С
Основные характеристики при t	25°С
Цвет линзы	Прозрачный
Цвет свечения	Белый
Сила света при If = 20 мА, мкд	15000 - 20000
Прямое напряжение Uf (номинал./макс.), В	3,5 / 4.0
Полный угол обзора, град. (не менее)	20

Светодиоды следует включать в цепь через балластные сопротивления, т.к. напряжение питания источника превышает прямое напряжение светодиодов. Для вспомогательного освещения, светодиоды будем включать в цепь по следующей схеме:



Рисунок 3.6 - Электрическая схема вспомогательного освещения

Рисунок 3.7 - Светодиодный прожектор PicLight

Произведём расчёт балластных сопротивлений. Исходными данными для расчёта являются:

U_ПИТ = 12 В, U_f = 3,5 В, I_f = 20 мА = 0.02 А.

Падение напряжения на резисторах R1 и R2 U_{БАЛЛАСТН.}:

. (3.11)

Сопротивления резисторов R1 и R2:

. (3.12)

Из стандартного ряда Е48 выбираем резисторы номиналом 249 Ом. Аналогично проводим расчет для резисторов R3 - R7. Полученное сопротивление при этом составило 75 Ом.

3.5 Установка измерительного оборудования

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 3.8).

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

Рисунок 3.8 - 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 3.4.

Таблица 3.4 - 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 3.9). 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 3.9 - Сигнализатор горючих газов «Сигнал-02»

Технические характеристики прибора приведены в таблице 3.5.

Таблица 3.5 - Технические характеристики прибора «Сигнал-02»

Параметр	Значение
Температурные условия работы, гр.0С	От -20 до +40
Относительная влажность рабочей среды, при температуре +35 гр.0С и атмосферном давлении от 84 кПа до 106,7 кПа.	до 95%
Степень защиты от внешних воздействий, не ниже	IP-54
Выдерживает вибрационные воздействия с амплитудой, не более	0,5 мм и частотой до 35Гц
Марка взрывозащиты	1 ExbdIIBT 4
Измерение концентрации взрывоопасных газов и паров в диапазоне (0…50)% НКПР при основной абсолютной погрешности не более	± 5% НКПР
Дополнительная абсолютная погрешность при изменении температуры окружающей среды на каждые 10 гр. С.	± 2,5% НКПР
Время срабатывания звуковой сигнализации, сек (не более)	10
Порог срабатывания ограничителя тока в цепях искрозащиты, А (не более)	0,5
Подача звукового сигнала разряда аккумуляторов и мигающего светового сигнала происходит при напряжении питания ниже	4,2 В
При включении питания и разбалансе мостовой схемы измерений на воздухе происходит	световая индикация
Время непрерывной работы сигнализатора, ч (не менее)	7
Средняя наработка на отказ сигнализатора, без учета датчика и аккумуляторов, ч (не менее)	10 000
Масса снаряженного сигнализатора, г (не более)	550
Габаритные размеры снаряженного сигнализатора, мм:	194х92х36
Средний срок службы, лет (не менее)	10

В комплект поставки прибора входят: сигнализатор «Сигнал-02», удлинительный кабель, сенсор ТКС-1, сетевой адаптер, инструкция по эксплуатации, чемодан укладочный (рисунок 3.10).

По требованию заказчика сигнализатор может комплектоваться удлинителем кабельным различной длины.

Рисунок 3.10 - 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.

4. Разработка методики и организация контроля

4.1 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 4.1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 4.1 - 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.

4.2 Разработка методики контроля

Помещение устройства внутрь ОК может производиться через рабочие колодцы или же отводы (рисунок 4.2).

Рисунок 4.2 - Помещение видеокроулера 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 видеокроулера (рисунок 4.3):

- коррозионные и другие образования на внутренних стенках ОК (рисунок 4.3 а);

- выступающие части. Например, отводы труб (рисунок 4.3 б);

- засоры (рисунок 4.3 в);

- пробоины и вмятины (рисунок 4.3 г.);

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

- дефекты в корне сварного шва (подробно описаны в п. 1.1).

а - коррозия и другие образования на внутренних стенках объекта контроля;

б - выступающие части; в-засоры; г - пробоины и вмятины;

Рисунок 4.3 - Возможные внутренние дефекты внутри ОК

По окончании работ, целесообразно отключить питание видеокроулера 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.

4.2.1 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.

4.2.2 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.

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

4.2.4 Если в отсутствии горючих газов или паров в месте расположения датчика, показание шкалы отличается от нулевого, необходимо провести коррекцию «нуля» сигнализатора в соответствии с п. 4.2.9. Мигание светодиода, соответствующего «нулевому» показанию прибора, свидетельствует об уходе нуля прибора в область отрицательных сигналов, и требуется провести коррекцию нуля.

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

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

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

4.2.8 При снижении напряжения аккумуляторных батарей сигнализатора ниже 4,2 - 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.

4.2.9 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.

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

4.3 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.

4.3.1. Условия поверки.

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

4.3.1.2 Сигнализатор подлежит обязательной поверке при замене газочувствительного сенсора.

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

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

4.3.1.5 При проведении поверки должны соблюдаться следующие условия:

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

- относительная влажность окружающего воздуха: до 80%;

- атмосферное давление: 108 кПа.

4.3.1.5 Баллон с ПГС должен эксплуатироваться при соблюдении следующих условий:

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

- расход смеси: (100±25) мл/мин.

4.3.1.6 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.

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

4.3.1.8 При проведении поверки должны применяться средства поверки, указанные в таблице 4.1.

Таблица 4.1 - 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 4.1, любыми другими, имеющими метрологические характеристики не хуже указанных средств измерений.

4.3.1.9 Поверяющие приборы должны быть надежно заземлены.

4.3.1.10 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.

4.3.2. Проведение поверки

4.3.2.1 Провести проверку комплектности сигнализатора в соответствии с паспортом на устройство.

4.3.2.2 Проверить соответствие серийного номера на корпусе прибора приведенному в паспорте.

4.3.2.3 Убедиться в сохранности пломбы завода-изготовителя или ремонтной организации. Приборы, не удовлетворяющие требованиям пп. 4.3.2.1 - 4.3.2.3, к дальнейшим операциям по поверке не допускаются.

4.3.2.4 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 согласно п. 4.2.9.

- собрать поверочный стенд в соответствии со схемой, приведённой на чертеже 20.01.02 00.00.000 Д3.

- подать на датчик сигнализатора поочередно смеси из баллонов ПГС N^o2 и ПГС N^o3. 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).

4.3.2.5 Методика проверки времени срабатывания аварийной сигнализации:

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

- собрать поверочный стенд в соответствии со схемой, приведённой на чертеже 20.01.02 00.00.000 Д3.

- подать на датчик сигнализатора смесь из баллона ПГС №3. 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 8 с.

4.3.2.6 В обратной последовательности смонтировать корпус сигнализатора и произвести опломбирование.

4.3.3 Обработка результатов измерения.

4.3.3.1 Погрешность измерения сигнализатора определяется как:

С = |С_i - C_п|, (4.1)

где С_п - паспортное значение концентрации ПГС;

С_i - измеренное значение.

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

4.3.4 Оформление результатов поверки

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

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

Оформление протокола поверки приведено в приложении А.

4.4 Организация контроля

4.4.1 Организация рабочих мест. Аккредитация лаборатории. Оценку технической компетентности лабораторий неразрушающего контроля осуществляет Орган по аккредитации лабораторий неразрушающего контроля (НК) и технической документации (ТД) Госпромнадзора.

Процедура аккредитации предусматривает также периодический инспекционный надзор за деятельностью аккредитованных лабораторий и соблюдение условий и требований аккредитации.

Аккредитация лаборатории НК и ТД является официальным признанием технической компетентности лаборатории в проведении неразрушающего контроля определенных объектов, в полном соответствии с требованиями нормативной документации при их изготовлении, монтаже, ремонте и техническом диагностировании в эксплуатации.

Лаборатория НК и ТД может быть аккредитована на 3 года. В исключительных случаях срок действия аккредитации может быть уменьшен Органом по аккредитации [17].

Аттестат аккредитации может быть выдан лаборатории НК и ТД в том случае, если она:

- удовлетворяет общим критериям оценки лабораторий согласно СТБ 941.3;

- выполняет специальные требования к компетентности лабораторий НК и ТД в области контроля конкретного вида объекта согласно ПМГ 15;

- представляет подтверждение того, что при проведении контроля будут использованы такие методы и средства, которые необходимы для контроля конкретных объектов в соответствии с требованиями действующей нормативной документации;

- обладает Системой качества, реализующей принципы, нормы, правила, требования и процедуры Системы поверочных и испытательных лабораторий Республики Беларусь.

Аккредитация является основанием для получения лабораторией или организацией, в состав которой входит лаборатория, лицензии на право проведения определенного вида работ, соответствующих области аккредитации. Кроме этого, аккредитация лаборатории позволяет другим организациям принять решение о правомерности использования результатов контроля, полученных данной лабораторией.

Область деятельности. Область деятельности, на которую предоставляется аккредитация, определяется конкретным видом контролируемого объекта и методами неразрушающего и разрушающего контроля при полном соответствии с нормативной документацией, регламентирующей требования по контролю данного объекта при изготовлении, монтаже, ремонте и техническом диагностировании в эксплуатации. Область деятельности должна быть взаимоувязана с нормативной документацией, устанавливающей требования к объекту и на методы НК.

Порядок проведения аккредитации. Лаборатория, претендующая на аккредитацию, направляет официальную заявку установленной формы в Орган по аккредитации. К заявке прилагаются: положение о лаборатории, паспорт лаборатории, руководство по качеству, область деятельности лаборатории.

Положение о лаборатории. Положение о лаборатории должно определять цели и задачи, функции, права, обязанности, ответственность лаборатории, ее взаимодействие с другими организациями и предприятиями при проведении работ по неразрушающему и другим видам испытаний с целью полного обеспечения требований нормативной документации по контролю конкретных объектов, а также другие аспекты деятельности аккредитуемой лаборатории.

Паспорт лаборатории. В паспорте лаборатории приводится конкретная информация о составе специалистов, их образовании и профессиональной квалификации, о контролируемых объектах, об используемых видах и методах контроля, об используемых приборах и оборудования.

Руководство по качеству. В лаборатории должна действовать разработанная и документированная система качества, соответствующая области деятельности, характеру и объему выполняемых работ. Документация системы качества оформляется в виде «Руководства по качеству».

Руководство по качеству определяет политику в области качества и описывает систему качества организации. В нем излагаются конкретные методы и процедуры, позволяющие лаборатории выполнить задачи в области качества и обеспечить доверие к своей работе. Главное назначение Руководства по качеству состоит в том, чтобы определить и документально описать структуру системы качества, одновременно выполняя роль постоянного справочного пособия по внедрению и поддержанию данной системы в рабочем состоянии.

Руководство по качеству должно включать:

- заявление о политике в области качества, которое является обязательством и в соответствии с которым лаборатория должна обеспечивать и поддерживать запланированный уровень качества;

- организационные и административные процедуры: в том числе распределение ответственности и полномочий между различными исполнителями;

- рабочие инструкции на конкретные методы и технические инструкции, которые необходимы для выполнения рабочих заданий и проведения контроля.

Руководство по качеству и связанные с ним другие документы должны устанавливать:

- организационную структуру лаборатории, ее место в организации, в состав которой она входит;

- процедуры учета, контроля и использования документации;

- описание деятельности руководящего персонала и сотрудников, распределение их функциональных обязанностей согласно должностных инструкций;

- область деятельности лаборатории;

- процедуры проведения работ по контролю, включая оформление результатов контроля и выдачу заключений;

- ссылки на методики контроля, инструкции и другие нормативные документы, используемые при контроле;

- организацию и проведение поверки средств контроля и технического обслуживания оборудования;

- правила обеспечения конфиденциальности и охраны прав.

Оборудование лаборатории. Лаборатория должна быть оснащена оборудованием, необходимым для проведения всех видов работ по неразрушающему контролю в соответствии с ее областью деятельности. Все используемое оборудование должно подвергаться периодическому техническому обслуживанию. Лаборатория должна иметь программу технического обслуживания и проверки технического состояния используемого оборудования, а также график поверки.

Надзор за аккредитованными лабораториями. Орган по аккредитации в соответствии с договором осуществляет постоянный надзор за правильностью использования аттестата аккредитации в процессе деятельности аккредитованной лаборатории. Положительные результаты надзора за деятельностью аккредитованных лабораторий служат основанием для подтверждения статуса аккредитации.

Отказ аккредитованной лаборатории Органу по аккредитации в проведении надзора является основанием для приостановления действия аттестата аккредитации.

Неудовлетворительные результаты надзора являются основанием для приостановления аккредитации, ее отмены или ограничения области деятельности.

Дополнительная аккредитация. Для расширения области аккредитации, закрепленной аттестатом, лаборатория направляет в Орган по аккредитации заявку, на основании которой проводится дополнительная аккредитация в установленном порядке. При положительных результатах аккредитации оформляется дополнение к области аккредитации или измененная область аккредитации [17].

Аннулирование аттестата аккредитации. Аттестат аккредитации может быть аннулирован в следующих случаях:

- несоответствие лаборатории предъявляемым требованиям по результатам инспекционного контроля;

- авария на объекте, причинами которой явились недостоверные результаты контроля, представленные лабораторией;

- непредоставление возможности проведения надзора;

- нарушение договора;

- обоснованная жалоба на деятельность аккредитованной лаборатории.

4.4.2 Оборудование и документация. Средства измерений. Все технические средства, используемые при измерениях и имеющие нормированные метрологические характеристики, называют средствами измерений.

В НК к средствам измерения относятся: стандартные образцы, преобразователи, измерительные приборы (дефектоскопы), установки НК.

Стандартные образцы. Стандартные образцы предназначены для воспроизведения физической величины заданного размера, который характеризуется так называемым номинальным значением.

Преобразователи (детекторы) - это средства измерений, вырабатывающие информацию, удобную для дальнейшей обработки, но, как правило, недоступную для непосредственного восприятия оператором.

Дефектоскопы (или измерительные приборы НК) представляют собой совокупность элементов, создающих проникающие поля (вещества) и обрабатывающих информацию с выхода преобразователя, и отсчетное устройство, часто называемое индикатором дефектоскопа.

Метрологические характеристики. Каждому средству измерений присущи определенные технические характеристики, обусловливающие результат и точность измерений - метрологические характеристики.

Номенклатура и номинальные значения метрологических характеристик и пределы допустимых отклонений от номинальных значений приводятся в разрабатываемой технологической и эксплуатационной документации на средства измерения. Соответствие метрологических характеристик установленным должно систематически проверяться метрологическими органами.

Проверка с целью установления пригодности средств измерений к использованию называется поверкой.

Поверка. Большинство средств НК относится к классу средств измерения и поэтому подлежит поверке. Для поверки средств НК должны быть предусмотрены соответствующие средства и методики поверки, т.е. стандартные образцы, преобразователи, дефектоскопы и установки (исключая индикаторы дефектов) должны быть метрологически обеспечены. Методики поверки регламентируются соответствующими документами, основополагающими из которых являются стандарты [18].

Нормативно-техническая документация на НК. Нормативно-технический документ (НТД) - документ, устанавливающий требования к объектам стандартизации, обязательный для исполнения в определенных областях деятельности, разработанный в установленном порядке и утвержденный компетентным органом.

НТД:

- правила контроля (ПК), в которых оговаривают требования к показателям качества, допуски на их отклонения от номинальных и характер (сплошной, выборочный) контроля;

- технические условия (ТУ) на продукцию, в которых, как и в ПК, определены требования к показателям качества продукции, а также конкретные методы контроля (поверки) этих параметров; к этому виду НТД относятся и ТУ на средства НК (стандартные образцы, преобразователи, дефектоскопы). Технические условия разрабатывают в соответствии с ГОСТ;

- инструкции на методы НК. Как правило, такие инструкции охватывают контроль и оценку качества конкретных объектов конкретными методами или одним методом на предприятии или в ведомстве; например, «Инструкция по ультразвуковому контролю рельсов в пути дефектоскопом типа «Рельс-5»;

- методики (рекомендации) на НК, в отличие от инструкций, охватывают, как правило, основные положения НК объектов определенного вида, не оговаривая правила оценки их качества по результатам НК;

- руководящие технические материалы (РТМ) на НК, в отличие от инструкций и методик, содержат не только указания по контролю и оценке качества продукции, но и оговаривают порядок организации службы НК в ведомстве или в отрасли.

Основополагающими из нормативно-технических документов являются стандарты, устанавливающие требования к группам однородной продукции (технологическим процессам), и правила, обеспечивающие ее разработку, производство и применение.

Метрологическое обеспечение средств НК. Метрологическое обеспечение средств НК, т.е. установление и применение научных и организационных основ, приборов и устройств, правил и норм, необходимых для достижения единства и требуемой точности измерений, - обязательная составная часть неразрушающего контроля.

Нормативной базой метрологического обеспечения являются стандарты Государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ).

В состав ГСИ наряду с государственными входят отраслевые стандарты, технические условия и другие нормативно-технические документы.

Метрологическое обеспечение средств НК охватывает стадии: обоснования предложений на разработку новых средств; опытно-конструкторской разработки (ОКР) средств; постановки на производство; производства средств; эксплуатации и ремонта.

При постановке средств НК на производство работы по метрологическому обеспечению сводятся к обеспечению технологических процессов наиболее совершенными методиками выполнения измерений и средствами измерений, гарантирующими необходимую точность аттестации и стандартизации этих методик, а также к подготовке производственного персонала и рабочих мест к выполнению контрольно-измерительных операций.

В процессе производства средств НК каждое средство подлежит поверке (первичной) работниками ОТК, а также работниками приемки, если таковая введена на предприятии. Методика первичной поверки изложена в ТУ на средства НК.

Первичная поверка сводится к проверке (измерению, контролю) соответствия параметров выпускаемого средства НК параметрам, заданным в ТУ.

В процессе эксплуатации средств НК достаточно их поверять (периодическая поверка) на соответствие значений основных параметров аппаратуры или метода значениям, предусмотренным в НТД.

При этом средство НК, не соответствующее ТУ по каким-то характеристикам, может оказаться удовлетворяющим по основным параметрам требованиям НТД на контроль и поэтому эффективным средством контроля конкретных объектов.

При поверке, а также при настройке средств НК широко применяют стандартные образцы (СО). Различают государственные (ГСО), отраслевые (ОСО) стандартные образцы и стандартные образцы предприятий (СОП).

Основное назначение любых стандартных образцов - обеспечение единства и воспроизводимости с заданной точностью основных параметров средств НК, обусловливающих достоверность результатов контроля.

Применение неповеренных средств НК запрещено.

Испытания средств неразрушающего контроля. С целью обеспечения единства результатов НК, постановки на производство и выпуска средств, по своему техническому уровню соответствующих лучшим отечественным и зарубежным образцам или превышающих их, ГСИ предусмотрено проведение государственных испытаний средств НК, как средств измерений.

Установлено два вида государственных испытаний: приемочные и контрольные (ГОСТ 8.383-80).

Государственным приемочным испытаниям подлежат опытные образцы средств НК, предназначенные для серийного производства, а также образцы средств НК, подлежащие ввозу из-за границы партиями.

Положительные результаты государственных приемочных испытаний являются основанием для утверждения типа средств НК и выдачи разрешения на производство установочной партии.

Типы средств НК, прошедших государственные испытания, заносятся в Государственный реестр средств измерений.

Серийно изготавливаемые средства НК подвергают предъявительским, приемосдаточным и периодическим испытаниям.

Цель этих испытаний - установить пригодность средств к применению.

Предъявительские испытания каждого средства НК проводятся отделом технического контроля предприятия-изготовителя, а приемосдаточные - органами приемки. Периодические испытания проводят в соответствии с ГОСТ 26964-86 на нескольких образцах изделия, выдержавших приемосдаточные испытания.

Высокое качество средств НК при их производстве может быть обеспечено при условии введения сертификации средств НК [18].

4.4.3 Требуемый персонал. Сертификация персонала. Сертификация персонала в области неразрушающего контроля проводится в Республике Беларусь в соответствии с СТБ EN 473 -2005 «Определение уровня квалификации и сертификации персонала в области неразрушающего контроля».

Сертификация персонала HK является обязательной для специалистов, обеспечивающих контроль и техническую диагностику продукции, оборудования и промышленных объектов, подконтрольных Госпромнадзору РБ.

Сертификацию персонала НК осуществляет орган по сертификации персонала «Профсертико», отвечающий требованиям стандарта EN 45013 «Общие требования к органам по сертификации персонала».

Орган по сертификации «Профсертико» входит в состав учреждения образования «Белорусский государственный институт повышения квалификации и переподготовки кадров по стандартизации, метрологии и управлению качеством», которое аккредитовано в качестве органа по сертификации персонала Национальным органом по аккредитации Республики Беларусь (аттестат аккредитации BY/112.01.6.0.0004).

ОСП «Профсертико» осуществляет сертификацию персонала по: вихретоковому (ЕТ), магнитному (МТ), капиллярному (РТ), радиографическому (RT), ультразвуковому (UT), визуальному (VT), контроль герметичности (LT), видам (методам) контроля на I, II, и III уровни профессиональной компетентности персонала.

Программы подготовки по видам и методам НК разработаны с учетом «Рекомендаций Международного комитета неразрушающего контроля ICNDT WN 22-85 по минимальным требованиям к техническим знаниям при обучении персонала НК» и требований Европейских Директив 97/23/ЕС и 87/404/ЕС.

Процедура сертификации. Кандидат, желающий пройти сертификацию, подает заявку в орган по сертификации персонала с указанием метода(ов) контроля, уровень квалификации, которые он хочет подтвердить и производственного сектора.

Заявка должна быть подписана работодателем и иметь все необходимые приложения: справку о состоянии зрения; справку о стаже работы; справку о прохождении обучения.

После успешной сдачи квалификационных экзаменов (общий, специальный и практический) и при наличии необходимых документов, подтверждающих соблюдение установленных критериев, кандидат получает сертификат с указанием метода НК, промышленного сектора и срока действия сертификата. Сертификат выдается на срок не более трех лет.

Сертификат выдается только после полной оплаты оказанных кандидату услуг.

Основанием для отклонения заявки на сертификацию может быть: неудовлетворительное состояние здоровья; недостаточный стаж производственной деятельности; недостаточный объем обучения по заявленному методу; отсутствие оплаты за услуги по сертификации конкретного специалиста; нарушение правил профессиональной этики.

По результатам сертификации специалисту НК присваивается 1, 2 или 3-й уровень квалификации по конкретному методу контроля в определенном производственном секторе [19].

1-й уровень. Специалист, аттестованный на 1-й уровень, получает квалификацию для проведения работ по неразрушающему контролю в соответствии с письменными инструкциями и под наблюдением персонала 2-го или 3-го уровня.

При этом он должен уметь: настраивать оборудование; осуществлять контроль; регистрировать и классифицировать результаты в соответствии с критериями, установленными в документах; представлять отчет по результатам. Однако он не несет ответственность за выбор метода и технического оборудования для контроля, а также за оценку или описание характера результатов контроля.

2-й уровень. Специалист, аттестованный на 2-й уровень, получает квалификацию для осуществления и руководства НК в соответствии с установленными или утвержденными методиками.

Он должен быть компетентным в: выборе технического оборудования для контроля; определении ограничений в применении метода контроля; понимании стандартов и технических условий по НК, их переработке в инструкции по практическому контролю; настройке и калибровке оборудования; осуществлении контроля и наблюдении за ним; толковании и оценке результатов в соответствии с применяемыми стандартами, нормами или условиями; подготовке письменных инструкций по контролю; подготовке или руководстве персоналом ниже 2-го уровня; организации и составлении отчета по результатам НК.

3-й уровень. Специалист, аттестованный на 3-й уровень, получает квалификацию для проведения любых операций по НК.

Он должен быть компетентным в выполнении следующих задач: брать на себя ответственность за контрольную аппаратуру и персонал; определять и утверждать применение технического оборудования и методик; толковать стандарты, нормы, технические условия и методики; определять конкретные методы контроля, оборудование и методики, подлежащие использованию; оценивать результаты в соответствии с действующими стандартами, нормами и условиями; быть способным руководить персоналом ниже 3-го уровня.

Срок действия сертификата. Срок действия аттестата составляет 5 лет с даты аттестации. После окончания первого срока действия и каждые последующие периоды аттестат может быть продлен аттестационным органом на новый срок [19].

Аннулирование сертификата. Сертификат может быть аннулирован по решению органа по сертификации, если:

- установлено, что специалист работает не в том производственном секторе или не по тому методу, на которые он сертифицирован;

- установлены факты неэтичного поведения;

- установлен значительный перерыв в работе.

5. Безопасность и экологичность проекта

5.1 Идентификация и анализ вредных и опасных факторов в проектируемом устройстве

Превращение всех производств - в безопасные, с переходом от техники безопасности к безопасной технике, является долговременной и глобальной задачей в области БЖД и экологичности. В настоящее время актуальной стала необходимость изучать вредные и опасные производственные факторы, прогнозировать инженерные решения безопасности и экологичности на основе открытий законов физических явлении и технических наук, с тем, чтобы предусматривать, их внедрение в проектно-конструкторских разработках и условиях производства.

На современном этане развития любое техническое решение должно приниматься не только с учетом технологических и экономических требований, но и в обязательном порядке должно учитывать экологические аспекты.

Соблюдение стандартов по безопасности труда, правил, инструкций по безопасности и экологичности обеспечивает безопасность труда.

В эпоху научно-технического прогресса (НТП) в трудовой деятельности все большее значение приобретают психологические характеристики человека, а сам труд все чаще превращается в преимущественно умственный труд. Главной задачей безопасности и экологичности является вывод человека из опасных зон на предприятии. Среди различных видов профессиональной деятельности растет значение операторских специальностей. Эффективность труда, прежде всего, определяется точностью восприятия информации, скоростью ее переработки и правильностью принимаемых решений, а не физическими возможностями работника. Повышение требований к психологическим качествам специалиста, высокая ответственность за принимаемые решения, особенно в условиях дефицита времени или недостатка информации является причиной профессионального стресса, при котором нарушается адекватность реакции человека, ухудшается качество его деятельности, снижается уровень здоровья и растет производственный травматизм.

Обеспечение безопасной жизнедеятельности человека в значительной степени зависит от правильной оценки опасных, вредных производственных факторов. Одинаковые по тяжести изменения в организме человека могут быть вызваны различными причинами. Это могут быть какие-либо факторы производственной среды, чрезмерная физическая и умственная нагрузка, нервно-эмоциональное напряжение, а также разное сочетание этих причин.

Проектирование устройства должно вестись в соответствии с утверждёнными правилами, нормами и ГОСТами.

Вопросы безопасности и экологичности рассматриваются в тесной связи с улучшением условий труда, снижением нервно-психологических нагрузок и рядом других факторов. Поэтому задача безопасности и экологичности состоит в том, чтобы свести к минимуму вероятность поражения или заболевания работающего с одновременным обеспечением комфорта при максимальной производительности труда.

Идентификация опасных и вредных производственных факторов произведена в соответствии с [20]. Выделяют следующие факторы:

- физические;

- химические;

- биологические;

- психофизиологические.

Физические факторы. Разработанное в дипломном проекте устройство для визуально-оптического контроля внутреннего состояния труб и блок управления являются потенциально опасными.

Вследствие неисправности электроустановки и повреждений изоляции токоведущих частей может возникнуть перегрев проводников и искрение, что может послужить причиной возгорания находящихся внутри ОК горючих газов.

Тепловые потоки от вычислительного устройства, действующие на лицо и другие участки тела, вызывают сонливость, ведут к утомлению. Для обеспечения комфортных условий труда в зоне должен поддерживаться определённый температурный режим. Нарушение температурного режима в рабочей зоне может привести не только к физическому дискомфорту работника, но и к нарушению функционирования устройства. Излишнее отклонение температуры от нормы в сторону увеличения, может привести к перегреву прибора. Не следует забывать, что при проведении работ на открытом воздухе в жаркое летнее время есть риск возникновения теплового удара.

При проведении контроля вблизи работающих технических установок, на оператора возможно воздействие акустического шума. Неправильный шумовой и вибрационный режимы в рабочей зоне, а также влияние внешней обстановки, приводят к утомлению слухового аппарата работника, что при длительном воздействии может сказаться на профессиональных качествах специалиста. Допустимый уровень шума в рабочей зоне, не должен превышать 50 дБ, в соответствии с ГОСТ 12.1.005-88 [21].

Химические факторы. При проведении контроля объектов нефтегазового комплекса (газопроводы, бензопроводы, резервуары для ГСМ) возможно отравление продуктами, которые могли остаться после временного выведения ОК из эксплуатации.

Наиболее вероятным видом отравления при проведении контроля проектируемым устройством, возможно отравление бензином. Бензин оказывает общетоксическое действие на организм человека при вдыхании паров, попадании в желудок или через кожные покровы. Отравление бензином может быть острое или хроническое. Острое отравление возникает при вдыхании воздуха, содержащего пары бензина в высокой концентрации.

Признаки отравления парами бензина:

- возбуждение, подобное опьянению (эйфория);

- головокружение;

- тошнота, рвота;

- потеря сознания, судороги, нарушения дыхания;

Хроническое отравление парами бензина возникает при длительном вдыхании воздуха с небольшим содержанием паров бензина. Проявляется оно быстрой утомляемостью, неустойчивостью настроения, головной болью.

Самое главное мероприятие при отравлении парами бензина - вывести пострадавшего на свежий воздух. Как правило, для полного выздоровления необходимо от 2 до 5 дней [22].

Психофизиологические факторы. При длительной работе с устройством может проявиться вредное раздражающее воздействие на работника. Также, при нарушении графика работ и нерациональном использовании времени возможно возникновение физических и нервно-психических перегрузок. Последние могут стать причиной нервных заболеваний.

При работе с видеокроулером в положении стоя и на корточках, ноги оператора будут быстро уставать. Поэтому наиболее удобным положением для дефектоскописта будет являться сидячее положение. На рабочем месте следует предусмотреть установку стола и стула для расположения на них оборудования и дефектоскописта.

5.2 Разработка технических, технологических решений и защитных средств по устранению опасных и вредных факторов

При проведении дефектоскопических работ с использованием проектируемого устройства, наиболее опасной по своему воздействию и последствиям ситуацией является возникновение пожара.

Неизолированные питающие кабели прибора при любом напряжении должны быть ограждены от случайного прикосновения.

В проектируемом устройстве следует устанавливать только бесколлекторные двигатели постоянного тока, т.к. коллекторные двигатели содержат щётку и коллектор, при трении которых возникают искры.

Пожарная безопасность устройства должна обеспечиваться системами предотвращения пожара и противопожарной защиты, в том числе организационно-техническими мероприятиями.

Горение - это химическая реакция соединения кислорода воздуха с горючим веществом, сопровождающаяся выделением теплоты и света.

Взрыв химически не отличается от горения, но протекает в очень короткие промежутки времени и сопровождается звуковым эффектом.

На некоторых из объектов контроля, относящихся к нефтегазовому и топлевно-энергетическому комплексу, возможно наличие остатков горючих углеводородов (метан, пропан, бензин и т.п.). Поэтому при проведении дефектоскопических работ, источниками горения и взрыва могут стать: открытое пламя, кратковременное искрение электропроводных элементов, механическое воздействие и др.

Основные причины возникновения пожаров на производстве:

- неисправность отопительных систем и нарушение режимов их работы;