Эндоскопический метод оптического контроля

Тепловая диагностика локомотивов

Диагностирование подвижного состава на железнодорожном транспорте позволяет существенно снизить эксплуатационные расходы на содержание и ремонт подвижного состава, выбрать рациональную систему ремонта с учетом технического состояния узлов и агрегатов оборудования, повысить надежность подвижного состава в эксплуатации.

Диагностирование – процесс установления признаков, характеризующих техническое состояние объекта – локомотива, дизель-поезда и др.

В настоящее время большое внимание многих предприятий железнодорожного транспорта уделяется инфракрасной диагностике.

Инфракрасная диагностика - это наиболее перспективное и эффективное направление развития в диагностике локомотивов и локомотивных депо, которое обладает рядом достоинств:

- безопасность персонала при проведении измерений;

- не требуется отключение оборудования;

- не требуется подготовки рабочего места;

- большой объём выполняемых работ за единицу времени;

- возможность определение дефектов на ранней стадии развития;

- диагностика всех типов локомотивов;

- малые трудозатраты на производство измерений;

- наглядность, достоверность и точность диагностики.

Тепловизионная диагностика является самым новым и эффективным средством диагностики локомотивного хозяйства во всех странах мира.

В локомотивных депо тепловизоры должны применяться как диагностический комплекс во время технического обслуживания (ТО) и текущих ремонтов (ТР) локомотивов, а также для контроля и тепловизионной диагностики основного и вспомогательного оборудования на технологических участках, испытательных станциях, котельных депо и пр.

Диагностика с помощью тепловизора проводится на основании превышения нормированной температуры узла или объекта согласно утвержденным нормам и пороговым уровням.

Примерный перечень контролируемого оборудования для локомотивных депо:

Электрооборудование тепловозов и электровозов, электрические схемы соединений электрических машин, принципиальные схемы электронных блоков, катушки…;

Механическое оборудование - буксовые узлы, узлы колесно-моторного блока (КМБ) и колесно-редукторного блока (КРБ) на локомотиве;

Энергоаудит зданий и сооружений, входящих в состав депо на потери тепла и соответственно экономии электроэнергии, например: возможна проверка утечки тепла из кабин машинистов.

Основные отличия тепловизоров заключаются в наличии специализированного программного обеспечения, повышенном уровне виброустойчивости, наличием специальных палитр, повышенной ёмкости аккумуляторных батарей и комплектности приборов. Основные параметры диагностики узлов и деталей локомотивов представлены на рисунках.

При использовании тепловизионной техники в ремонтных локомотивных депо достигаются следующие цели:

проверка исправности – убедиться, что в объекте нет ни одной неисправности, это наиболее полный вид контроля;

проверки работоспособности – оценка способности объекта выполнять все функции, предусмотренные его алгоритмом работы;

проверки функционирования – следить за тем, не появились ли неисправности, нарушающие работу в данное время.

Рис. 1. Нагрев болтового соединения «земля» из-за ослабления затяжки контакта

Рис. 2. Неравномерный нагрев токоведущих частей (щеток) электродвигателя

Рис. 3. Аномальный нагрев болтового соединения

Рис. 4. Определение уровня заливки нефтепродуктов вагона (цистерны)

Рис. 5. Аномальный нагрев переднего буксового узла тепловоза

Рассмотрим тепловизор BALTECH TR-01100RW – система диагностики предназначенная для ремонтных (сервисных) локомотивных ремонтных депо и имеющая ряд преимуществ перед другими средствами диагностики:

- передовая техника в детекторе теплового формирования изображений (тепловидение);

- невыхолаживающее детектирование фокальной плоскости (термография);

- четкое изображение;

- оригинальный дизайн и эргономика;

- интерфейс данного прибора понятен и прост для любого пользователя;

- мощная функция анализа и обработки термограмм;

- цифровое изображение и запись комментариев при обследовании;

- полноцветная индикация;

- комплектация и дизайн системы;

- интеллектуальная аккумуляторная система снижает издержки на использование прибором;

- мощный софт по анализу и обработке изображений;

- конфигурация и аксессуары для применения;

- многофункциональная линза;

- высокотемпературный модуль;

- карта PC большой ёмкостью.

Тепловизоры серии BALTECH TR-01100RW решает следующие задачи по тепловой диагностике:

1. Электрооборудование тепловозов и электровозов, электрические схемы соединений электрических машин, принципиальные схемы электронных блоков, катушки, контакторы;

2. Термография механического оборудования;

3. Энергоаудит зданий депо и котельных;

Результаты тепловой диагностики представляют собой термограммы (теплограммы), на основании анализа которых с помощью программы BALTECH Expert делаются выводы о наличии тепловых аномалий и уровне развития дефекта.

Тепловая диагностика проводится в дополнение к проведению испытаний узлов и оборудования локомотивов по существующим технологическим инструкциям без вмешательства в технологический процесс, время проведения зависит от условий испытания.

Максимальные температурные показатели фиксируют на работающем оборудовании после выхода на заданный режим и достижения теплового равновесия в местах контроля.

Вакуумно-жидкостный метод

Капиллярный метод

Этот вид контроля в целом основан на способности тех или иных веществ проникать в слабораскрытые наружные и сквозные дефекты в твердых стенках контролируемых объектов.

Методы контроля проникающими веществамиПри контроле проникающими веществами используют - 1.газоаналитический, 2.газогидравлический, 3.вакуумно-жидкостный и 4.капиллярный методы . Первые три метода объединены понятием «течеискание».

Вакуумно-жидкостный метод широко применяется при контроле герметичности днищ и стенок резервуаров для хранения нефти и нефтепродуктов. Средствами контроля являются электрический вакуумный насос, вакуумный манометр и вакуум-камера, представляющая собой лист толстого оргстекла со штуцером, обнесенный по контуру толстой полосой пористой резины. Насос, манометр и камера соединены между собой резиновыми шлангами. В качестве индикаторного средства используется жидкое мыло или обыкновенный косметический шампунь. Контролируемый участок объекта обильно покрывают слоем мыла, накрывают вакуум-камерой и откачивают из-под нее воздух. Степень вакуума должна быть не менее –0,75 кгс/см2. Если под камерой имеется сквозной дефект, то под действием внешнего атмосферного давления наружный воздух устремляется сквозь него в полость камеры, и над дефектом возникает вспенивание мыльного слоя, которое оператор хорошо видит сквозь прозрачную крышку камеры.

Капиллярный метод представляет собой многооперационный процесс. Типовой перечень операций включает в себя подготовку изделия к контролю, нанесение индикаторной жидкости, удаление ее излишков и проявление индикаторных следов дефектов . Во время каждой из этих операций поверхность трещины вступает в контакт с несколькими дефектоскопическими материалами, в основном с жидкостями. Поэтому явление смачивания поверхности детали различными жидкими дефектоскопическими материалами играет первостепенную роль. Только благодаря смачиванию возможен контакт между дефектом и дефектоскопическими материалами и реализация капиллярного контроля. Эффективность каждой операции зависит от нескольких физических явлений, определяемых физико-химическими свойствами контактирующих сред и материала объекта. Однако сложность выбора свойств дефектоскопических материалов состоит в том, что в разных операциях одна и та же жидкость должна иметь даже противоположные свойства. Так, при заполнении трещины индикаторная жидкость должна обладать хорошей проникающей способностью, чтобы как можно лучше заполнить полость дефекта. Но парадокс состоит в том, что такую жидкость затем трудно извлечь из трещины при проявлении. В результате пенетрант останется в трещине и не образует следа на поверхности, т.е. трещина таким пенетрантом не будет обнаружена. Знание физических явлений, лежащих в основе операций капиллярного контроля, позволяет принимать меры для повышения чувствительности и надежности контроля и исключать факторы, снижающие чувствительность и приводящие к неадекватным результатам. Смачивание и поверхностное натяжение. Смачивание детали дефектоскопическими материалами – главное условие капиллярного контроля. Смачивание определяется взаимным притяжением молекул жидкости и твердого тела. Как известно, на границе двух сред (например, жидкость – воздух) силы взаимного притяжения между молекулами жидкости и воздуха отличаются от сил притяжения между молекулами внутри жидкости и внутри воздуха. Контактирующие среды вблизи поверхности обладают некоторым избытком потенциальной энергии по сравнению с молекулами, находящимися внутри отдельно взятого вещества. Этот избыток называется свободной энергией поверхности.

Сильное влияние на смачивание оказывает состояние поверхности ее (микрорельеф и чистота). Например, слой масла на поверхности стали или стекла резко ухудшает ее смачиваемость водой, Поэтому важна роль очистки поверхности от жиров, масел и других загрязнений детали перед капиллярным контролем.

Эндоскопический метод оптического контроля

Эндоскопический метод оптического контроля искривленной полости: а – с помощью оптоволоконного эндоскопа; б – с помощью компьютерного эндоскопа

Эндоскопы применяются:

– в машиностроительных цехах для контроля цилиндрических отверстий, пересекающихся отверстий, внутренней резьбы и на других недоступных участках; – в авиационно-космической промышленности для визуального контроля узлов двигателей, систем питания горючим, воздухом, систем управления и торможения; – в автомобильной промышленности для контроля отливок и головок, недоступных мест масляных систем, механических и электрических конструкций, при диагностировании двигателей и т.п.; – на электростанциях и атомных объектах для контроля лопаток турбин, генераторов, двигателей, насосов, при визуальном контроле бойлерных труб на точечную коррозию и другие дефекты, при контроле внутренних поверхностей атомных реакторов без разборки; – в химической и нефтехимической промышленности при визуальном контроле испарительных конструкций, ректификационных блоков, камер химических реакций, цилиндров, барабанов и других типов оборудования. В случаях, когда вредное излучение, температура или химическая среда представляет опасность для контроля или когда конфигурация объекта контроля не дает возможности его контролировать непосредственно, применяют агрегатные комплексы дистанционного оптического контроля, в состав которых входят телевизионная установка, световой прибор и системы позиционирования и транспортировки. Другие оптические и оптико-механические приборы. Эти приборы имеют оптические и механические элементы и применяются для измерения линейных размеров. Они бывают контактные и бесконтактные, проекционные, интерференционные, лазерные или основанные на других физических принципах. Наибольшее распространение из них получили оптиметры, длиномеры и интерферометры. Оптиметры – это оптико-механические приборы для измерения линейных размеров методом сравнения с мерой, основанные на использовании оптико-механического рычага. Основные типы оптиметров – вертикальный и горизонтальный. Оптиметры применяют для измерения линейных размеров и отклонений формы особо точных деталей машин и измерительных инструментов, а также для поверки концевых мер длины 3, 4 и 5-го классов точности. Длиномеры – это оптические измерительные приборы, имеющие размерный элемент – пиноль со шкалой высокой точности, с которой сопоставляется искомый размер объекта контроля. Благодаря этому контактные измерения линейных размеров можно производить как методом сравнения с мерой, так и методом непосредственной оценки. Отсчетные устройства современных длиномеров изготовляют на базе дифракционной решетки, что позволяет отсчитывать результат с дискретностью 0,2 мкм (у оптиметра 1 мкм). Кроме того, современные длиномеры электрифицированы и оснащены микроЭВМ, что дает возможность автоматизировать процесс измерения и обработку его результатов.

Интерферометры – это оптические измерительные приборы, использующие интерференцию. При интерференции видимого света возникает картина интерференций, т.е. ряд спектральных полос, характерных для видимого света, симметрично расположенных относительно черной полосы в середине ряда. Эта полоса служит своеобразным визиром прибора. При изменении размера объекта контроля воспринимающий элемент прибора вызывает в преобразующем устройстве прибора соответственное смещение картины интерференции на фоне непосредственной шкалы. По этой шкале отсчитываются показания интерферометра. Наиболее целесообразно использовать интерферометры для контроля и поверки концевых мер длины 1, 2, 3-го классов точности, а также для контроля и поверки проволочек, используемых при измерении среднего диаметра резьбы. Лазерный интерферометр с микропроцессором – это интерферометр с оптическим квантовым генератором – лазером. Лазер удобен тем, что создает узконаправленный когерентный пучок света большой мощности. По сравнению с контактным интерферометром лазерный имеет большую чувствительность. Лазерные интерферометры в основном предназначены для измерения линейных или угловых перемещений, происходящих в агрегатах машин и в устройствах, от которых требуется точность движений в процессе работы.