CC BY
15ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНО-АКУСТИЧЕСКОГО СИГНАЛА С УРОВНЕМ ПОВРЕЖДЕННОСТИ НАПРЯЖЕННЫМ СОСТОЯНИЕМ МЕТАЛЛА ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО
ОБОРУДОВАНИЯ Баширов М.Г.1, Минлибаев М.Р.2, Сафин Э.М.3
1Баширов Мусса Гумерович - доктор технических наук, профессор;
2Минлибаев Муслим Рафаэльевич - кандидат физико-математических наук, доцент;
3Сафин Эльдар Маратович - кандидат физико-математических наук, доцент, кафедра электрооборудования и автоматики промышленных предприятий,
Филиал
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уфимский государственный нефтяной технический университет, г. Салават
Аннотация: в статье анализируются влияние технического состояния на работу энергетического оборудования, методы диагностирования и параметров оценки технического состояния металлических элементов энергетического оборудования. Определяется комплекс диагностических параметров по определению технического состояния металлических элементов энергетического оборудования. Ключевые слова: электромагнитно-акустический метод, электрооборудование, напряженно-деформированное состояние.
В настоящее время широкое развитие получил электроматнитно-акустический (ЭМА) метод, в основе которого лежит явление взаимной трансформации упругих и электромагнитных полей. В результате ЭМА преобразования возможно не только бесконтактное возбуждение звука в твердых телах, но и бесконтактное получение информации о его скорости, амплитуде и затухании с помощью вызываемого им электромагнитного поля. Для измерения последнего и излучения первичного поля используется обычная индуктивная катушка, форму которой легко приспособить к особенностям геометрии образца.
Преобразование полей в твердых телах возможно за счет многих физических явлений, которые ответственны, например, за магнитострикцию, силу Лоренца, силу, обусловленную градиентом намагниченности.
Большое внимание явлению ЭМА преобразования уделили исследователи в области неразрушающих методов испытаний именно из-за возможности бесконтактного возбуждения звука. Многие из созданных ими устройств из-за технологических трудностей были произведены только в единичных экземплярах, но тем не менее, с их помощью удалось продемонстрировать значительные потенциальные возможности использования явления в технических приложениях: возбуждение волн Лэмба и Рэлея, измерение кристаллографической анизотропии и определение упругих модулей, измерение внутреннего трения, ввод колебаний под углом и их фокусировка.
Основные преимущества такого метода состоят в следующем:
- для создания акустического контакта не требуется применение контактных жидкостей (бесконтактность);
- ЭМА способ позволяет возбуждать и принимать любые типы волн: продольные, поперечные, поверхностные и другие;
- бесконтактность позволяет избегать демпфирование изделия в зоне контроля прижимаемым преобразователем;
- отсутствует износ преобразователя [1-5].
При этом нужно дать углубленный анализ каждого из механизмов преобразования. Уравнения электродинамики, описыващиесилы Лоренца и намагничивание, вводятся и используются вместе со стандартной теорией упругости для описания генерации и приема волн. Магнитострикция включается в модель с помощью соответствующих уравнений, которые связывают упругое поле с электромагнитным полем.
Уровень возникновения чрезвычайных ситуаций, вызванных неисправностью оборудования и нарушением технологических требований, можно снизить, а порой и предотвратить с помощью постоянного мониторинга реального состояния производственных объектов, проведения мероприятий по их технологическому обслуживанию. Поэтому вопрос отказов конструкций в тех условиях, когда конструкционному материалу предъявляются повышенные требования по прочности на фоне всеобщего старения основного оборудования и невысоких темпов его замены, остается актуальным.
При анализе напряжений и деформаций в потенциально опасных зонах разрушения возникают сложности вследствие отсутствия аналитического решения краевых задач в теории пластичности. Развитие вычислительной техники и методов конечных элементов способствует увеличению возможностей анализа упругопластических деформаций в зонах концентрации напряжений. Однако использование данного подхода требует значительных затрат времени для решения поставленных уравнений и существенно зависит от исходной информации. Кроме этого, результаты решения корректно применять лишь к рассматриваемой конструкции.
В конструкционном материале любого элемента оборудования структура и свойства распределены неравномерно. Это приводит к тому, что при эксплуатации происходит неравномерное накопление повреждений в локальных зонах, которые при дальнейшей эксплуатации будут являться очагами зарождения дефектов.
Список литературы
1. Баширов М.Г., Хуснутдинова И.Г., Хафизов А.М. Метод оценки состояния металлических конструктивных элементов электроэнергетического оборудования. В сборнике: Федоровские чтения. Материалы XLIV международной научно-практической конференции, 2014. С. 113-115.
2. Хуснутдинова И.Г., Баширов М.Г. Оценка степени поврежденности оболочковых конструкций с использованием электромагнитно-акустического метода контроля. В сборнике: Механика предельного состояния и смежные вопросы. Материалы всероссийской научной школы-конференции, посвященной 85-летию профессора Д.Д. Ивлева, 2015. С. 202-207.
3. Khusnutdinova I.G., Bashirov M.G. The use of electromagnetic-acoustic method for estimating the stress-strain state of the metallic elements of power equipment Key Engineering Materials, 2017. Т. 743. С. 463-467.
4. Хуснутдинова И.Г., Баширов М.Г., Хуснутдинова Л.Г. Оценка степени поврежденности электроэнергетического оборудования с использованием электромагнитно-акустического метода контроля. В сборнике: Тинчуринские чтения. Материалы докладов XI Международной молодежной научной конференции, 2016. С. 148-149.
5. Соболев В.С., Шкарлет ЮЛ. Накладные и экранные датчики. Изд-во "Наука". Сибирское отделение. Новосибирск, 1967.
